Buracos negros supermassivos afetam o Universo além dos limites de suas próprias galáxias

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Galáxias satélites ao redor de uma galáxia central. Créditos: Gabriel Pérez Díaz, SMM / IAC e Dylan Nelson / Illustris-TNG.

Por Mike McRae
Publicado na ScienceAlert

Eles são os titãs de cabeça quente que impulsionam a evolução do cosmos. Buracos negros tão grandes e poderosos que a energia despejada de seus mantos giratórios pode definir a paisagem de berçários e cemitérios de estrelas na galáxia que os rodeia.

Mesmo com massas equivalentes a bilhões de sóis, esses objetos gigantescos ainda são meros chihuahuas no vasto núcleo galáctico, tornando uma descoberta recente de quão longe seu poder pode chegar ainda mais surpreendente.

Uma equipe de astrônomos e astrofísicos ao redor do mundo descobriu evidências de que os buracos negros supermassivos no coração de muitas galáxias não apenas afetam a distribuição das estrelas em seus arredores próximos, mas também moldam as das galáxias próximas.

Ao analisar dados de arquivo em cerca de 125.000 galáxias satélites circulando dezenas de milhares de massas mais pesadas, a equipe identificou uma ligação entre o número de novas estrelas nascendo em um aglomerado orbital e sua posição.

“Surpreendentemente, descobrimos que as galáxias satélites formaram mais ou menos estrelas dependendo de sua orientação em relação à galáxia central”, disse a astrônoma Annalisa Pillepich do Instituto Max Planck de Astronomia.

Nos últimos anos, tornou-se cada vez mais claro que a violência que assola os núcleos de enormes galáxias é mais do que capaz de esculpir a paisagem cósmica em zonas de terror e abundância.

A poeira e o gás puxados para os abismos de extrema gravidade de objetos como buracos negros supermassivos não apenas brilham com radiação intensa, mas são reduzidos a um borrão de plasma de alta velocidade que gera campos magnéticos, por sua vez lançando partículas em velocidades insanas.

Esses ventos de plasma e luz têm dois efeitos aparentemente contraditórios.

Eles podem varrer regiões inteiras do espaço, limpando-as do material que poderia colapsar em novas estrelas em um fenômeno conhecido como extinção. Ou podem fornecer o impulso necessário para juntar o material em nuvens densas o suficiente para formar sóis bebês.

Enquanto os astrônomos continuam a descobrir os processos envolvidos na determinação do destino de galáxias individuais, Pillepich e seus colegas decidiram olhar mais longe. Eles se basearam no produto de um projeto chamado Illustris-TNG, que modela vários processos físicos para simular a formação de galáxias.

Comparações entre a simulação e as galáxias reais rodopiando juntas sob a atração da matéria escura sustentaram a ideia de que o efeito de extinção do núcleo de uma galáxia poderia ir muito longe.

Os satélites situados ao longo do eixo menor da galáxia central – o raio mais curto de uma elipse – pareciam ser mais férteis do que aqueles situados em outros lugares.

“Assim como com as observações, a simulação do Illustris-TNG mostra uma modulação clara da taxa de formação de estrelas em galáxias satélites dependendo de sua posição em relação à galáxia central”, disse Pillepich.

Superficialmente, as descobertas não fazem muito sentido. Sem menos ‘coisas’ para atravessar, mais radiação e partículas deveriam, em teoria, escapar ao longo do eixo menor, efetivamente apagando o brilho das estrelas no caminho conforme as galáxias satélites passam por perto.

No entanto, os pesquisadores argumentam que, longe de ser contraintuitivo, esse vento galáctico deve esculpir bolhas de baixa densidade no espaço circundante, uma hipótese apoiada pela simulação do Illustris-TNG. As bolhas difusas podem proteger as galáxias em órbita dos efeitos de extinção, permitindo que floresçam com estrelas bebês.

Existe também uma possibilidade alternativa que não pode ser descartada.

“Não podemos, de fato, excluir um cenário diferente, em que a atividade de formação de estrelas dos satélites é aumentada em vez da sua extinção ser suprimida”, escreveram os pesquisadores em seu relatório.

Simulações de ajuste fino com melhores dados e coleta de mais observações poderiam revelar qual dessas explicações – se for de fato alguma delas – melhor explica o boom ou colapso das famílias galácticas governadas por seus senhores tirânicos.

Esta pesquisa foi publicada na Nature.