Algumas galáxias hospedam um núcleo galáctico ativo, uma região intensamente brilhante alimentada por um buraco negro supermassivo que atrai ativamente matéria próxima. À medida que o gás e a poeira espiralam em direção ao buraco negro, grandes quantidades de energia podem ser liberadas. Em alguns casos, essa energia alimenta jatos estreitos que disparam do centro da galáxia. Esses jatos podem expulsar o gás das galáxias, e esse processo pode afetar diretamente o número de novas estrelas que eles são capazes de formar.
Astrônomos liderados por Justin Kader viram agora esse processo em ação em uma galáxia ativa próxima conhecida como VV 340a. As suas descobertas mostram que um jacto lançado pelo buraco negro central da galáxia está a conduzir um fluxo de gás em grande escala, poderoso o suficiente para influenciar a futura formação estelar da galáxia.
Um jato que empurra o gás para fora
VV 340a contém um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente, tornando-o um local ideal para estudar como os buracos negros interagem com as suas galáxias hospedeiras. Usando observações em comprimentos de onda infravermelhos, ópticos, de rádio e submilimétricos, a equipe de pesquisa conseguiu rastrear tanto o jato quanto o gás ejetado da galáxia.
As observações vieram de várias instalações importantes, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o Telescópio Keck-2, o Carl G. Jansky Very Large Array e o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. Cada telescópio fornece uma peça diferente do puzzle, permitindo à equipa construir uma imagem mais completa de como a energia dos buracos negros se move através das galáxias.
Os dados mostram que o jato ioniza o gás e o empurra para longe do centro da galáxia à medida que viaja para fora. Os pesquisadores estimam que o gás está sendo ejetado a uma taxa de 19,4 ± 7,9 massas solares por ano. Isso representa cerca de 19 massas solares anualmente, o suficiente para interromper o fornecimento de material necessário para formar novas estrelas.
Um jato oscilante em escala galáctica
Ao combinar as observações com a modelagem computacional, a equipe descobriu que o jato do VV 340a não se move em linha reta. Em vez disso, traça lentamente um movimento em forma de cone conhecido como precessão. Esse movimento é análogo à rotação suave e instável de um pião.
Numa escala maior, os dados de rádio revelam que o jato forma um padrão helicoidal à medida que se propaga pela galáxia. De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira vez que um jato de rádio abrangendo a escala do quiloparsec foi observado em uma galáxia de disco. O movimento incomum ajuda o jato a interagir com mais gás circundante, tornando-o mais eficaz em empurrar o material para fora.
Gás extremamente quente e incomum
O gás ejetado do VV 340a é altamente energético e fortemente ionizado, o que significa que seus átomos perderam elétrons devido a condições extremas. Os astrónomos referem-se a este tipo de material como gás da linha coronal, um termo retirado do estudo da atmosfera exterior do Sol. Na maioria das galáxias, esse gás é encontrado muito próximo do buraco negro e raramente se estende até a galáxia hospedeira.
No VV 340a, entretanto, o gás coronal chega muito mais longe do que o normal. As observações infravermelhas da web foram particularmente importantes para revelar esta estrutura. As galáxias contêm grandes quantidades de poeira que bloqueiam a luz visível, mas os comprimentos de onda infravermelhos podem passar através dessa poeira, revelando processos poderosos escondidos dos telescópios tradicionais.
A equipe sugere que, à medida que o jato flui para fora, ele se combina com o gás da galáxia e o empurra para longe do centro, aquecendo-o a temperaturas extremas. Esta combinação de aquecimento e remoção torna o gás inutilizável para a formação de novas estrelas.
Por que isso é importante para a evolução da galáxia
A formação de estrelas depende de um fornecimento constante de gás frio. Quando um jato de buraco negro aquece esse gás ou o expele completamente, a capacidade da galáxia de formar novas estrelas pode diminuir rapidamente. No VV 340a, a taxa de fluxo medida é alta o suficiente para limitar significativamente a formação de estrelas ao longo do tempo, segundo os pesquisadores.
Os jatos vistos em VV 340a não estão atualmente ativos na Via Láctea, embora haja evidências de que o buraco negro central da nossa galáxia possa ter entrado numa fase mais ativa há milhões de anos. Ao estudar sistemas como o VV 340a, os astrónomos podem compreender melhor como os buracos negros controlam o crescimento e a evolução das galáxias em todo o Universo.
Agora que a equipe detectou um raro jato oscilante em escala galáctica e o fluxo de gás associado, eles planejam procurar exemplos semelhantes em outras galáxias. Encontrar mais casos deste tipo poderia ajudar a esclarecer o quão comuns são estas interações fortes e quão fortemente elas moldam os ciclos de vida de galáxias como a nossa.
