Um novo estudo sugere que os buracos negros esmagaram a formação das estrelas nas “pepitas vermelhas” e podem ter usado parte do combustível estelar para crescer até proporções extraordinariamente massivas.
Há cerca de uma década, os astrônomos descobriram uma população de galáxias pequenas, mas massivas, que chamaram de “red nuggets”, ou pepitas vermelhas.
Um estudo recente, com o observatório de raios-X Chandra, da NASA, sugere que os buracos negros “esmagaram” a formação das estrelas nessas galáxias e podem ter usado parte do combustível estelar para crescer até proporções incrivelmente massivas.
As “pepitas vermelhas” foram descobertas pela primeira vez pelo Telescópio Espacial Hubble a grandes distâncias da Terra, correspondendo a épocas apenas 3 ou 4 bilhões de anos após o Big Bang. São relíquias das primeiras galáxias massivas.
Aliás, os astrônomos pensam mesmo que são os antepassados das gigantescas galáxias elípticas vistas no Universo. As massas das pepitas vermelhas são semelhantes às das galáxias elípticas gigantes, mas têm apenas mais ou menos um quinto do seu tamanho.
Enquanto a maioria das pepitas vermelhas se fundiu com outras galáxias ao longo de milhares de milhões de anos, um pequeno número conseguiu escapar intocado.
Essas pepitas vermelhas ilesas representam uma oportunidade única para estudar como as galáxias, e o buraco negro supermassivo nos centros, se comportam ao longo de milhares de milhões de anos de isolamento.
Pela primeira vez, o Chandra foi usado para estudar o gás quente em duas destas pepitas vermelhas isoladas, MRK 1216 e PGC 032873. Elas se encontram a apenas 295 milhões e 344 milhões de anos-luz da Terra, respectivamente, em vez de bilhões de anos-luz. O gás quente emissor de raios-X contém a impressão da atividade gerada pelos buracos negros supermassivos em cada uma das duas galáxias.
“Essas galáxias existem há 13 bilhões de anos sem nunca terem interagido com outras do tipo”, diz Norbert Werner do Grupo Lendület de Pesquisa de Astrofísica e do Universo Quente da Universidade MTA-Eötvös, em Budapeste (Hungria), que liderou o estudo.
“Estamos descobrindo que os buracos negros nessas galáxias assumem o controle e o resultado não é bom para novas estrelas que tentam se formar.”
Os astrônomos sabem há muito tempo que o material que cai em direção a um buraco negro pode ser redirecionado para fora a altas velocidades devido aos intensos campos gravitacionais e magnéticos. Esses jatos velozes podem desligar a formação estelar.
Isso acontece porque as explosões da vizinhança do buraco negro fornecem uma poderosa fonte de calor, impedindo que o gás interestelar quente da galáxia esfrie o suficiente para permitir que um grande número de estrelas se forme.
A temperatura do gás quente é maior no centro da galáxia MRK 1216 em comparação com os arredores, mostrando os efeitos do aquecimento recente pelo buraco negro. Além disso, a emissão de rádio é observada a partir do centro da galáxia, uma assinatura de jatos de buracos negros.
Finalmente, a emissão de raios-X da vizinhança do buraco negro é cerca de 100 milhões de vezes menor que o limite teórico de quão rápido um buraco negro pode crescer – chamado “limite de Eddington”, em que a pressão externa da radiação é balanceada pela atração da gravidade para o interior. Esse baixo nível de emissão de raios-X é típico dos buracos negros que produzem jatos.
Todos esses fatores fornecem fortes evidências de que as atividades geradas pelos buracos negros supermassivos nestas galáxias pepitas vermelhas está suprimindo a formação de novas estrelas.
Os buracos negros e o gás quente podem ainda ter outra ligação. Os autores sugerem que grande parte da massa do buraco negro pode ter se acumulado a partir do gás quente que envolve ambas as galáxias.
Os buracos negros de MRK 1216 e PGC 032873 estão entre os mais massivos conhecidos, com massas estimadas em aproximadamente 5 bilhões de vezes a massa do Sol. Além disso, estima-se que a massa do buraco negro de MRK 1216 e possivelmente a do de PGC 032873 correspondam a uma baixa porcentagem das massas combinadas de todas as estrelas nas regiões centrais das galáxias.
“Aparentemente, deixados à própria sorte, os buracos negros podem agir como ‘bullies’,” diz a coautora Kiran Lakhchaura, também da Universidade MTA-Eötvös. “Não apenas impedem a formação de novas estrelas”, frisa o coautor Massimo Gaspari, da Universidade de Princeton, “como também usam esse material como alimento“.
O artigo científico foi publicado na edição mais recente da Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
