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Nuvens de gás numa galáxia distante estão a ser empurradas cada vez mais rapidamente – a mais de 16.000 quilómetros por segundo – para fora, entre estrelas vizinhas, por explosões de radiação do buraco negro supermassivo no centro da galáxia. É uma descoberta que ajuda a iluminar a forma como os buracos negros activos podem moldar continuamente as suas galáxias, estimulando ou extinguindo o desenvolvimento de novas estrelas.
Uma equipe de pesquisadores liderada pela professora de astronomia da Universidade de Wisconsin-Madison, Catherine Grier, e pelo recém-formado Robert Wheatley, revelou o gás em aceleração usando anos de dados coletados de um quasar, um tipo de buraco negro particularmente brilhante e turbulento, a bilhões de anos-luz de distância, no constelação de Boötes. Eles apresentaram suas descobertas hoje na 244ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Madison.
Os cientistas acreditam que os buracos negros estão situados no centro da maioria das galáxias. Quasares são buracos negros supermassivos rodeados por discos de matéria que são atraídos pelo enorme poder gravitacional do buraco negro.
“O material desse disco está sempre caindo no buraco negro, e a fricção desse puxão e puxão aquece o disco e o torna muito, muito quente e muito, muito brilhante”, diz Grier. “Estes quasares são realmente luminosos e, como existe uma grande variação de temperaturas desde o interior até às partes mais distantes do disco, a sua emissão cobre quase todo o espectro eletromagnético.”
A luz brilhante torna visíveis quasares quase tão antigos quanto o Universo (até 13 mil milhões de anos-luz de distância), e a ampla gama da sua radiação torna-os particularmente úteis para os astrónomos sondarem o Universo primitivo.
Os investigadores usaram mais de oito anos de observações de um quasar chamado SBS 1408+544, recolhidas por um programa realizado pelo Sloan Digital Sky Survey agora conhecido como Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Eles rastrearam ventos compostos de carbono gasoso, detectando a luz que estava faltando no quasar – luz que estava sendo absorvida pelo gás. Mas em vez de ser absorvida exatamente no ponto certo do espectro que indicaria carbono, a sombra se afastava cada vez mais de casa a cada nova observação do SBS 1408+544.
“Essa mudança nos diz que o gás está se movendo rápido e cada vez mais rápido”, diz Wheatley. “O vento está acelerando porque está sendo empurrado pela radiação emitida pelo disco de acreção.”
Cientistas, incluindo Grier, sugeriram que já observaram ventos acelerados de discos de acreção de buracos negros antes, mas isso ainda não foi apoiado por dados de mais do que algumas observações. Os novos resultados vieram de cerca de 130 observações do SBS 1408+544 feitas ao longo de quase uma década, o que permitiu à equipe identificar solidamente o aumento na velocidade com alta confiança.
Os ventos que empurram o gás para fora do quasar são de interesse para os astrónomos porque são uma forma pela qual os buracos negros supermassivos podem influenciar a evolução das galáxias que os rodeiam.
“Se forem suficientemente energéticos, os ventos podem viajar até à galáxia hospedeira, onde poderão ter um impacto significativo”, diz Wheatley.
Dependendo das circunstâncias, os ventos de um quasar podem fornecer uma pressão que comprime o gás e acelera o nascimento de uma estrela na sua galáxia hospedeira. Ou poderia eliminar esse combustível e impedir a formação de uma estrela em potencial.
“Os buracos negros supermassivos são grandes, mas são realmente minúsculos em comparação com as suas galáxias”, diz Grier, cujo trabalho é apoiado pela National Science Foundation. “Isso não significa que eles não possam ‘conversar’ entre si, e esta é uma forma de um falar com o outro que teremos de levar em conta quando modelarmos os efeitos deste tipo de buraco negro.”
O estudo da SBS 1408+544, publicado hoje em O Jornal Astrofísico incluiu colaboradores da Universidade de York, Universidade Estadual da Pensilvânia, Universidade do Arizona e outros.
Esta pesquisa foi financiada em parte por doações da National Science Foundation (AST-2310211 e AST-2309930).
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