raios-X – NASA/CXO/Univ. de Montreal/J. Hlavacek-Larrondo et al; Ótico – NASA/STScI
Astrónomos descobriram o que pode acontecer quando um buraco negro gigante não interfere na vida de um enxame de galáxias.
Usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, mostraram que o comportamento passivo do buraco negro pode explicar uma notável quantidade de formação estelar que ocorre num distante enxame galáctico.
Os enxames de galáxias contêm centenas ou milhares de galáxias permeadas por gás quente que emite raios-X e que supera a massa combinada de todas as galáxias. As ejeções de material alimentadas por um buraco negro supermassivo na galáxia central do enxame geralmente evitam que esse gás quente arrefeça para formar um grande número de estrelas. Este aquecimento permite que os buracos negros supermassivos influenciem ou controlem a atividade e a evolução do seu enxame hospedeiro.
Mas o que é que acontece se esse buraco negro deixar de estar ativo? O enxame de galáxias SpARCS104922.6+564032.5 (SpARCS1049 para abreviar), localizado a 9,9 mil milhões de anos-luz de distância da Terra, está a fornecer uma resposta.
Com base nas observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA e do Telescópio Espacial Spitzer, os astrónomos descobriram anteriormente que estavam a formar-se estrelas a um ritmo extraordinário de aproximadamente 900 novos sóis (em termos de massa) por ano no enxame SpARCS1049. Isto é superior a 300 vezes o ritmo a que a nossa Galáxia, a Via Láctea, forma as suas estrelas (à taxa observada no enxame SpARCS1049, todas as estrelas da Via Láctea formar-se-iam em apenas 100 milhões de anos, o que é um período de tempo curto em comparação com a idade da nossa Galáxia, que tem mais de 10 mil milhões de anos).
“Isto lembra-me o antigo ditado ‘quando o gato sai de casa os ratos passeiam,’” disse Julie Hlavacek-Larrondo da Universidade de Montreal no Canadá, que liderou o estudo. “Aqui o gato, o buraco negro, está calmo e os ratos, as estrelas, estão muito ocupados.”
Esta formação estelar furiosa está a acontecer a cerca de 80.000 anos-luz do centro de SpARCS1049, numa região fora de qualquer das galáxias do enxame. Os astrónomos perguntam-se: o que está a provocar este prodigioso ciclo de nascimento estelar?
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A resposta pode vir de novos dados do Chandra que revelam o comportamento do gás quente em SpARCS1049. Na maior parte do enxame, a temperatura do gás é de cerca de 36 milhões de graus Celsius. No entanto, no local da formação estelar, o gás é mais denso do que a média e arrefeceu até uma temperatura de cerca de 5,5 milhões de graus Celsius.
A presença deste gás mais frio sugere que outros reservatórios de gás não detetados arrefeceram a temperaturas ainda mais baixas que permitem a formação de um grande número de estrelas.
“Sem o buraco negro a bombardear ativamente energia para o ambiente, o gás pode arrefecer o suficiente para que este ritmo impressionante de formação estelar possa ocorrer,” disse o coautor Carter Rhea, também da Universidade de Montreal.
“Este tipo de buraco negro ‘desligado’ pode ser uma maneira crucial para as estrelas se formarem no início do Universo.”
Embora existam muitos exemplos em que a energia injetada pelos buracos negros para o seu ambiente é responsável por reduzir a taxa de formação estelar por factores de dezenas ou milhares de vezes, ou mais, estes enxames estão tipicamente a poucas centenas de milhões de anos-luz da Terra e são muito mais antigos do que SpARCS1049.
No caso de SpARCS1049, os astrónomos não veem nenhum sinal de que um buraco negro supermassivo na galáxia central esteja ativamente a puxar matéria. Por exemplo, não há evidências de um jato de material soprando para longe do buraco negro no rádio, ou de uma fonte de raios-X do meio da galáxia, indicando que a matéria foi aquecida quando caiu em direção a um buraco negro.
“Muitos astrónomos pensaram que, sem a intervenção de um buraco negro, a formação estelar ficaria fora de controlo,” disse a coautora Tracy Webb da Universidade McGill, que descobriu SpARCS1049 pela primeira vez em 2015 com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. “Agora temos evidências observacionais de que isso é realmente o que ocorre.”
Porque é que o buraco negro está tão silencioso? A diferença observada na posição entre o gás mais denso e a galáxia central pode ser a causa. Isto significaria que o buraco negro supermassivo no centro desta galáxia está sedento de combustível.
A perda de uma fonte de combustível do buraco negro evita surtos e permite que o gás arrefeça sem impedimentos, com o gás mais denso arrefecendo mais depressa.
Uma explicação para este deslocamento é que dois enxames galácticos mais pequenos colidiram em algum momento no passado para formar SpARCS1049, afastando o gás mais denso da galáxia central.
O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.
