Astrônomos da Universidade da Califórnia, Irvine, identificaram o que parece ser a maior corrente de gás super-aquecido já observada no universo, fluindo de uma galáxia próxima conhecida como VV 340a. As descobertas foram relatadas na revista Science.
Usando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os pesquisadores detectaram vastas nuvens de gás extremamente quente irrompendo de ambos os lados da galáxia. Essas estruturas brilhantes formam duas nebulosas longas e estreitas, impulsionadas pela intensa atividade ao redor de um buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia. Cada nebulosa se estende por pelo menos três quiloparsecs de comprimento (um parsec equivale a aproximadamente 19 trilhões de milhas).
Para comparação, o disco da galáxia VV 340a mede apenas cerca de três quiloparsecs de espessura.
“Em outras galáxias, esse tipo de gás altamente energizado quase sempre está confinado a várias dezenas de parsecs de um buraco negro, e nossa descoberta supera o que normalmente é observado por um fator de 30 ou mais,” disse o autor principal Justin Kader, pesquisador pós-doutoral em física e astronomia na UC Irvine.
Jatos Poderosos de Buracos Negros Revelados
Observações de rádio do Karl G. Jansky Very Large Array perto de San Agustin, Novo México, revelaram um par de imensos jatos de plasma emergindo de lados opostos da galáxia. Esses jatos se formam quando o gás que cai em um buraco negro supermassivo atinge temperaturas extremas e interage com campos magnéticos poderosos. Como resultado, material energizado é lançado para fora a velocidades tremendas.
Em escalas ainda maiores, os jatos traçam um caminho em espiral pelo espaço. Este padrão indica um processo conhecido como “precessão de jato”, que se refere a uma mudança gradual na direção dos jatos ao longo do tempo, semelhante ao movimento lento de um pião em rotação.
“Esta é a primeira observação de um jato de rádio em precessão em escala de quiloparsec em uma galáxia em disco,” disse Kader. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que vemos um jato de rádio em precessão em escala de quiloparsec, ou galáctica, impulsionando uma massiva saída de gás coronal.”
Gás Coronal Raro se Estende Muito Além da Galáxia
À medida que os jatos se empurram para fora, a equipe acredita que eles colidem com o material ao redor dentro da galáxia, forçando-o para longe do centro e aquecendo-o a temperaturas extremas. Esse processo cria o que os cientistas chamam de gás de linha coronal, um nome emprestado da atmosfera exterior do sol para descrever plasma super-aquecido e altamente ionizado.
De acordo com Kader, esse tipo de gás coronal geralmente é encontrado muito próximo de um buraco negro e raramente se espalha pela galáxia hospedeira. É quase nunca detectado fora da própria galáxia, tornando as novas observações altamente incomuns.
O poder da saída é impressionante. Kader afirmou que a energia carregada pelo gás coronal é equivalente a 10 quintilhões de bombas de hidrogênio explodindo a cada segundo.
“Encontramos a estrutura de gás coronal mais extensa e coesa até agora,” disse a co-autora sênior Vivian U, ex-astrônoma pesquisadora da UC Irvine, que agora é cientista associada no Centro de Processamento e Análise Infravermelha do Caltech. “Esperávamos que o JWST abrisse a janela de comprimento de onda onde essas ferramentas para investigar buracos negros supermassivos ativos estariam disponíveis para nós, mas não esperávamos ver uma emissão tão altamente colimada e extensa no primeiro objeto que analisamos. Foi uma agradável surpresa.”
Múltiplos Telescópios Revelam uma História Violenta
A imagem completa dos jatos e do gás coronal brilhante surgiu apenas após os pesquisadores combinarem dados de vários observatórios. Observações do Telescópio Keck II, operado pela Universidade da Califórnia, no Havai, descobriram gás mais frio se estendendo muito mais longe da galáxia, alcançando distâncias de até 15 quiloparsecs do buraco negro.
Os cientistas acreditam que esse material mais frio representa um “registro fóssil” de atividade anterior dos jatos. Ele provavelmente consiste em destroços restantes de episódios anteriores, quando o buraco negro expulsou gás do núcleo da galáxia.
Por que o Telescópio Espacial James Webb Foi Essencial
O gás coronal foi detectado pelo telescópio Webb, que orbita o sol a cerca de um milhão de milhas da Terra. Sendo o maior telescópio espacial já construído, Webb observa o universo na luz infravermelha, permitindo ver objetos escondidos de telescópios tradicionais que operam na luz visível.
Essa capacidade foi crítica para o estudo da VV 340a. A galáxia contém grandes quantidades de poeira que bloqueiam a luz visível, impedindo telescópios como o Keck de ver profundamente em seu interior. A luz infravermelha, no entanto, passa pela poeira, tornando o gás coronal em erupção claramente visível nas imagens do Webb.
Jatos que Interrompem a Formação Estelar
O impacto dos jatos do buraco negro na galáxia é dramático. De acordo com o estudo, a VV 340a está perdendo gás suficiente a cada ano para formar 19 estrelas como nosso sol.
“O que realmente está fazendo é limitar significativamente o processo de formação de estrelas na galáxia, aquecendo e removendo o gás que forma estrelas,” disse Kader.
Pistas sobre o Passado e Futuro da Via Láctea
Nenhum jato semelhante parece estar ativo na Via Láctea atualmente. No entanto, Kader observou que evidências sugerem que nosso próprio buraco negro supermassivo passou por um evento de alimentação há cerca de dois milhões de anos, algo que ele disse que os primeiros ancestrais humanos, como o Homo erectus, podem ter testemunhado no céu noturno.
Com a descoberta deste raro jato em precessão e sua massiva saída de gás, os pesquisadores agora planejam examinar outras galáxias em busca de características semelhantes. Seu objetivo é entender melhor como a atividade poderosa de buracos negros pode influenciar a evolução a longo prazo de galáxias como a Via Láctea.
“Estamos animados para continuar explorando fenômenos nunca vistos antes em diferentes escalas físicas de galáxias usando observações dessas ferramentas de última geração, e mal podemos esperar para ver o que mais encontramos,” disse U.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pela NASA e pela Fundação Nacional de Ciências.
