Algumas galáxias possuem um núcleo galáctico ativo, uma região intensamente brilhante alimentada por um buraco negro supermassivo que está puxando ativamente a matéria ao seu redor. À medida que gás e poeira espiralam em direção ao buraco negro, enormes quantidades de energia podem ser liberadas. Em certos casos, essa energia alimenta jatos estreitos que disparam para fora do centro da galáxia. Esses jatos podem empurrar gás para fora da galáxia, e esse processo pode afetar diretamente quantas novas estrelas são capazes de se formar.
Astrônomos liderados por Justin Kader agora observaram esse processo em ação em uma galáxia ativa próxima conhecida como VV 340a. Suas descobertas mostram que um jato lançado pelo buraco negro central da galáxia está gerando um fluxo de gás em grande escala forte o suficiente para influenciar a formação futura de estrelas da galáxia.
Um Jato Que Empurra o Gás Para Fora
VV 340a contém um buraco negro supermassivo que está se alimentando ativamente, tornando-se um local ideal para estudar como buracos negros interagem com suas galáxias hospedeiras. Usando observações em comprimentos de onda infravermelhos, ópticos, de rádio e submilimétricos, a equipe de pesquisa pôde rastrear tanto o jato quanto o gás sendo expelido da galáxia.
As observações foram feitas em várias instalações importantes, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o telescópio Keck-II, o Karl G. Jansky Very Large Array e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Cada telescópio forneceu uma peça diferente do quebra-cabeça, permitindo que a equipe construísse uma imagem mais completa de como a energia do buraco negro se move através da galáxia.
Os dados mostram que o jato ioniza o gás e o empurra para longe do centro da galáxia à medida que avança. Os pesquisadores estimam que o gás está sendo expelido a uma taxa de 19,4 ± 7,9 massas solares por ano. Isso equivale aproximadamente à massa de 19 sóis perdidos anualmente, uma quantidade grande o suficiente para perturbar o suprimento de material necessário para a formação de novas estrelas.
Um Jato Oscilante em Escala Galáctica
Ao combinar as observações com modelagem computacional, a equipe descobriu que o jato de VV 340a não se move em linha reta. Em vez disso, ele traça lentamente um movimento cônico conhecido como precessão. Esse tipo de movimento é semelhante à leve oscilação de um pião giratório.
Em escalas grandes, os dados de rádio revelam que o jato forma um padrão helicoidal à medida que se propaga através da galáxia. De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira vez que um jato de rádio em precessão em escalas de kiloparsec foi observado em uma galáxia em disco. O movimento incomum ajuda o jato a interagir com mais gás ao seu redor, tornando-o mais eficaz em empurrar material para fora.
Gás Extremamente Quente e Incomum
O gás sendo expulso de VV 340a é altamente energizado e fortemente ionizado, o que significa que seus átomos perderam elétrons devido a condições extremas. Os astrônomos referem-se a esse tipo de material como gás de linha coronal, um termo emprestado de estudos da atmosfera externa do sol. Na maioria das galáxias, esse tipo de gás é encontrado muito próximo ao buraco negro e raramente se estende longe na galáxia hospedeira.
No entanto, em VV 340a, o gás coronal se estende muito mais do que o usual. Observações infravermelhas do Webb foram especialmente importantes para revelar essa estrutura. A galáxia contém grandes quantidades de poeira que bloqueiam a luz visível, mas os comprimentos de onda infravermelhos podem passar por essa poeira, expondo processos energéticos escondidos de telescópios tradicionais.
A equipe sugere que, à medida que o jato flui para fora, ele se acopla ao gás na galáxia e o aquece a temperaturas extremas enquanto o empurra para longe do centro. Essa combinação de aquecimento e remoção torna o gás inutilizável para a formação de novas estrelas.
Por Que Isso Importa para a Evolução das Galáxias
A formação de estrelas depende de um suprimento constante de gás frio. Quando um jato de buraco negro aquece esse gás ou o expulsa completamente, a capacidade da galáxia de produzir novas estrelas pode cair drasticamente. Em VV 340a, a taxa de fluxo medida é alta o suficiente para limitar significativamente a formação de estrelas ao longo do tempo, de acordo com os pesquisadores.
Jatos como o visto em VV 340a não estão atualmente ativos na Via Láctea, embora haja evidências de que o buraco negro central de nossa própria galáxia pode ter passado por uma fase mais ativa milhões de anos atrás. Ao estudar sistemas como VV 340a, os astrônomos esperam entender melhor como os buracos negros regulam o crescimento e a evolução das galáxias em todo o universo.
Agora que a equipe identificou um jato oscilante raro em escala galáctica e seu fluxo de gás associado, eles planejam procurar exemplos semelhantes em outras galáxias. Encontrar mais casos como este pode ajudar a esclarecer quão comuns essas interações poderosas são e como elas moldam fortemente os ciclos de vida de galáxias como a nossa.