Surgem novas provas de que buracos negros supermassivos acabam com formação de estrelas

No centro de cada grande galáxia, mora um enorme buraco negro supermassivo com massa de um milhão de sóis. Uma nova pesquisa agora mostra que esses aspiradores celestiais fazem mais do que apenas devorar objetos próximos. Eles também crescem até um tamanho que, uma hora, suprime a capacidade de uma galáxia de produzir novas estrelas, efetivamente tornando-as estéreis.

Galáxias jovens estão cheias de estrelas brilhantes recém-formadas. Conforme o tempo passa, no entanto, a formação de estrelas uma hora para. Um novo estudo publicado na Nature mostra que os buracos negros supermassivos têm um papel essencial em determinar o momento em que isso acontece, um processo conhecido como “cessação de formação estelar”.

As estrelas se formam a partir de gás gelado, então, quando uma galáxia fica sem gás gelado, ela está, efetivamente, no processo de cessação de formação estelar. Dentre várias maneiras, isso pode acontecer — pelo menos no caso de galáxias com buracos negros supermassivos — porque o gás que se derrama sobre um buraco negro supermassivo desencadeia a produção de jatos de alta energia. A energia liberada por esses jatos consegue expelir gás gelado para fora da galáxia, fazendo com a que a formação de estrelas pare.

Essa é a teoria, pelo menos. Essa ideia existe já há algum tempo, mas não havia evidência observacional alguma para dar suporte à suposta correlação entre buracos negros supermassivos e a formação de estrelas. O novo estudo, liderado por Ignacio Martín-Navarro, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, agora preenche esse vão de conhecimento.

Usando dados coletados pela pesquisa Massive Galaxy Survey, do Telescópio Hobby-Eberly, a equipe de Martín-Navarro analisou os espectros de luz vindo de galáxias distantes. Isso lhe permitiu separar e medir os variados comprimentos de onda de luz vindos desses objetos distantes. Os cientistas usaram esses dados para criar uma imagem do histórico de formação estelar de uma galáxia. Eles então compararam esse histórico com buracos negros de diferentes massas, o que resultou em diferenças surpreendentes, que se correlacionavam com a massa do buraco negro, mas não com seu formato, tamanho ou outras propriedades.

“A cessação de formação estelar subsequente acontece mais cedo e de forma mais eficiente em galáxias que abrigam buracos negros centrais de maior massa”, escreveram os pesquisadores. “A relação observada entre a massa do buraco negro e a eficiência de uma formação estelar se aplica a todas as gerações de estrelas formadas ao longo da vida de uma galáxia, revelando uma interação contínua entre a atividade do buraco negro e o… resfriamento.”

Conforme Martín-Navarro esclareceu em um comunicado de acompanhamento, no caso de galáxias com a mesma massa de estrelas, mas com uma massa de buraco negro diferente no centro, “essas galáxias com buracos negros maiores passaram pelo processo de cessação de formação de estrelas mais cedo e mais rapidamente do que aquelas com buracos negros menores”. Isso significa que a formação de estrelas dura mais em galáxias com buracos negros centrais menores. “… A acumulação em buracos negros mais massivos leva a um feedback energético maior de núcleos galácticos ativos, o que cessaria a formação de estrelas mais rapidamente”, afirmou.

Esse resultado é animador, mas ainda tem muito trabalho a ser feito. Embora os pesquisadores tenham conseguido produzir evidências observacionais de que a massa de um buraco negro pode estar conectada à cessação da formação de estrelas, eles ainda não sabem quais são os processos mecânicos exatos envolvidos. Como explicou o coautor do estudo Aaron Romanowsky, “existem diferentes maneiras de um buraco negro expelir energia dentro de uma galáxia, e teóricos têm todos os tipos de ideias sobre como a cessação acontece, mas ainda existe mais trabalho a ser feito para encaixar essas novas observações em modelos”.

A nossa galáxia, a Via Láctea, tem seu próprio buraco negro supermassivo e não está imune a esse processo. Ela está, atualmente, em um momento de transição do modo de formação de estrelas para uma existência passiva e estéril. Um dia, daqui a uns bilhões de anos, todas as estrelas da Via Láctea serão extintas, e o buraco negro supermassivo no centro vai evaporar até desaparecer. É uma perspectiva sombria, mas é assim que o cosmos indiferente funciona.

[Nature]