Simulações mostram buracos negros têm uma relação íntima com galáxias hospedeiras

Um novo estudo está jogando luz na forma como as galáxias interagem com os incrivelmente enormes buracos negros em seus centros.

Os astrônomos pensam que toda galáxia tem uma região incrivelmente densa no centro chamada buraco negro supermassivo. Muitos desses buracos negros, chamados núcleos galácticos ativos (AGNs), lançam jatos de radiação. Mas muitas questões permanecem sobre a relação entre os AGNs e as galáxias que os cercam, como o crescimento do buraco negro corresponde à taxa de formação de estrelas ou simplesmente à massa da galáxia? Simulações em computador estão revelando a verdadeira natureza dessa conexão complexa.

“Eles parecem controlar e regular um ao outro”, disse Priyamvada Natarajan, autor e professor de física e astrofísica da Universidade de Yale, ao Gizmodo.

Os pesquisadores executaram simulações complexas de computador chamadas ROMULUS25 e ROMULUSC, que modelam o comportamento das galáxias do Big Bang até hoje. As simulações incluem os buracos negros nos centros gasosos das galáxias, bem como as estrelas formadas pelo gás. Os resultados: buracos negros e seus hospedeiros galácticos crescem juntos, e a taxa na qual as estrelas se formam está diretamente relacionada à taxa na qual os buracos negros comem.

Essas descobertas pintam uma espécie de dança entre os buracos negros e as galáxias que os hospedam, onde a taxa na qual os buracos negros se alimentam e a taxa na qual as estrelas se formam e se regulam umas às outras, disse Natarajan. Ela ficou animada porque o estudo fornece mais contexto para correlações que foram encontradas anteriormente em dados observacionais reais.

Talvez, surpreendentemente, o estudo tenha constatado que a massa da galáxia e o ambiente geral em que o buraco negro está não afeta o buraco negro em si, de acordo com o artigo publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Nem as fusões galácticas, o que contraria o que muitos cientistas pensam, disse Kastytis Zubovas, pesquisador do Centro de Ciências Físicas e Tecnologia, que não participou do estudo, em um e-mail ao Gizmodo. Ele considerou o artigo uma “investigação muito completa de como as galáxias co-evoluem com seus buracos negros supermassivos centrais”.

Mas é claro que isso é apenas uma simulação, e as simulações exigem concessões. Zubovas apontou que os principais resultados incluem médias acima de 300 milhões de anos, o que significa que processos de curto prazo (bem como processos de menor escala) podem estar ausentes do quadro. Os cientistas esperam realizar simulações adicionais que explorem as especificidades desse relacionamento.

As simulações de galáxias por computador podem não parecer as mais dramáticas da ciência, mas são uma maneira importante para os seres humanos entenderem processos que ocorrem em escalas de tempo muito mais longas do que nossas vidas úteis. E esses são cálculos cruciais para entender nosso universo e a maneira como as estruturas se formam e evoluem dentro dele. E, dada a sua ferocidade, é bom encontrar evidências de que os buracos negros são mais do que apenas aspiradores de pó centrais — eles também parecem ser importantes para o desenvolvimento das próprias estrelas.