Astrônomos da Universidade da Califórnia, Irvine, identificaram o que parece ser o maior fluxo de gás super-aquecido já observado no universo, saindo de uma galáxia próxima chamada VV 340a. As descobertas foram relatadas na revista Science.
Utilizando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os pesquisadores detectaram vastas nuvens de gás extremamente quente erupcionando de ambos os lados da galáxia. Essas estruturas brilhantes formam duas nebulosas longas e estreitas, impulsionadas pela intensa atividade em torno de um buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia. Cada nebulosa se estende por pelo menos três kiloparsecs de comprimento (um parsec é aproximadamente 19 trilhões de milhas).
Para comparar, o disco inteiro da galáxia VV 340a mede apenas cerca de três kiloparsecs de espessura.
“Em outras galáxias, esse tipo de gás altamente energizado está quase sempre confinado a várias dezenas de parsecs de um buraco negro, e nossa descoberta supera o que é tipicamente 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 jatos de plasma maciços 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 poderosos campos magnéticos. Como resultado, material energizado é lançado para fora em velocidades tremendas.
Em escalas ainda maiores, os jatos traçam um caminho em espiral pelo espaço. Esse padrão aponta para um processo conhecido como “precessão de jato”, que se refere a uma mudança gradual na direção dos jatos ao longo do tempo, semelhante ao lento balanço de um pião giratório.
“Esta é a primeira observação de um jato de rádio em precessão em escala kiloparsec 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 kiloparsec, ou galáctica, impulsionando um grande fluxo de gás coronal.”
Raro Gás Coronal Se Estende Muito Além da Galáxia
À medida que os jatos empurram para fora, a equipe acredita que eles colidem com material circundante dentro da galáxia, forçando-o a se afastar 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 externa do sol para descrever plasma altamente ionizado e super-quente.
De acordo com Kader, esse tipo de gás coronal normalmente é encontrado muito perto de um buraco negro e raramente se espalha para longe da galáxia hospedeira. Quase nunca é detectado fora da própria galáxia, tornando as novas observações altamente incomuns.
O poder do fluxo é impressionante. Kader afirmou que a energia transportada pelo gás coronal é equivalente a 10 quintuplos de bombas de hidrogênio explodindo a cada segundo.
“Encontramos a estrutura de gás coronal mais extensa e coerente até hoje,” disse a co-autora sênior Vivian U, uma ex-pesquisadora da UC Irvine que agora é cientista associada no Centro de Processamento e Análise de Infravermelho 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 estendida 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 somente 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 kiloparsecs do buraco negro.
Os cientistas acreditam que esse material mais frio representa um “registro fóssil” da atividade anterior do jato. Provavelmente consiste em detritos remanescentes de episódios anteriores, quando o buraco negro expeliu gás do núcleo da galáxia.
Por que o Telescópio Espacial James Webb Foi Essencial
O gás coronal em si 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, o Webb observa o universo na luz infravermelha, permitindo que ele veja objetos escondidos de telescópios tradicionais de 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 que telescópios como o Keck vejam 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 Desativam 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 gás formador de estrelas,” disse Kader.
Indícios do Passado e Futuro da Via Láctea
Nenhum jato semelhante parece estar ativo na Via Láctea hoje. 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, segundo ele, ancestrais humanos primitivos, como o Homo erectus, podem ter testemunhado no céu noturno.
Com a descoberta deste raro jato em precessão e seu maciço fluxo de gás, os pesquisadores agora planejam examinar outras galáxias em busca de características semelhantes. Seu objetivo é entender melhor como a atividade poderosa dos buracos negros pode influenciar a evolução a longo prazo de galáxias como a Via Láctea.
“Estamos empolgados para continuar explorando fenômenos nunca antes vistos em diferentes escalas físicas de galáxias usando observações dessas ferramentas de última geração, e mal podemos esperar para ver o que mais encontraremos,” disse U.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pela NASA e pela Fundação Nacional de Ciências.
