Buracos negros controlam a formação das estrelas, diz estudo

Ilustração de como seria um buraco negro. Segundo estudo, quanto maior a massa do buraco negro no centro de uma galáxia, mais cedo a formação estelar nela será interrompida (JPL-Caltech/Nasa)

Em galáxias jovens, as estrelas se formam em um ritmo acelerado. Mas, conforme a galáxia evolui, os novos astros param de surgir. Até agora, astrônomos nunca conseguiram compreender totalmente esse fenômeno – embora já suspeitassem que ele tivesse algo a ver com o buraco negro que está localizado no centro de cada galáxia. Um novo estudo publicado nesta segunda-feira na revista científica Nature forneceu a primeira evidência observacional para essa teoria: os autores sugerem que a massa do buraco negro seja responsável por determinar quando a formação de estrelas deve cessar, determinando a quantidade de astros daquela galáxia.

“Estivemos considerando o ‘feedback’ [efeito provocado pelos buracos negros] para que as simulações funcionassem, sem nem saber realmente como isso acontece”, disse em comunicado o astrofísico Jean Brodie, professor da Universidade da Califórnia em Santa Cruz (UC Santa Cruz), nos Estados Unidos, e co-autor do artigo. “Esta é a primeira prova de observação direta, por meio da qual podemos ver o efeito do buraco negro na história da formação de estrelas da galáxia.”

Toda galáxia tem um buraco negro com mais de um milhão de vezes a massa do Sol em seu centro. Ele nunca foi visto diretamente, pois buracos negros absorvem qualquer forma de luz, mas sua presença foi percebida por meio dos efeitos gravitacionais que ele provoca nas estrelas da galáxia e, às vezes, pelo estímulo que ele provoca na radiação energética de um núcleo galáctico ativo (AGN, na sigla em inglês). A energia que ele fornece para uma galáxia de um núcleo galáctico ativo, acreditam os cientistas, poderia desligar a formação de estrelas por aquecimento e dissipação do gás que, em outros casos, continuaria a se condensar para formar novos astros.

Essa teoria existe há décadas e os astrofísicos descobriram que, se considerassem os efeitos do buraco negro na hora de fazer os cálculos, as simulações da evolução da galáxia apresentavam valores bem próximos às propriedades efetivamente observadas. Mas, até então, evidências observacionais dessa correlação ainda estavam faltando.

Análises

Liderado pelo astrofísico Ignacio Martín-Navarro, pesquisador na UC Santa Cruz, o estudo recém-publicado utilizou como objeto de estudo galáxias cuja massa do buraco negro central já era conhecida. A partir disso, os autores determinaram o histórico de formação estelar nas galáxias analisando o espectro detalhado da luz presente nelas, que foi obtido pelo telescópio Hobby-Eberly, localizado no estado americano do Texas.

Esse telescópio utiliza a espectroscopia para estudar galáxias massivas. A espectroscopia permite que os astrônomos separem e meçam os diferentes comprimentos de onda da luz que um objeto emite.  Martín-Navarro e sua equipe utilizaram análises computacionais para investigar o espectro de cada galáxia e reconstruir o histórico de formação de suas estrelas, determinando a idade das populações de astros que mais se adequava aos dados.

Quando a equipe comparou o histórico de formação estelar em galáxias com buracos negros de diferentes massas, encontrou diferenças marcantes. E, segundo os autores, essas diferenças estavam relacionadas apenas com a massa do buraco negro e não com a morfologia, tamanho ou outras propriedades da galáxia.

“Para galáxias com a mesma massa de estrelas, mas diferentes massas do buraco negro central, as galáxias com maiores buracos negros tiveram [a formação estelar] interrompida mais cedo e mais rápido do que aquelas com buracos negros menores. Portanto, a formação de estrelas durou mais tempo nas galáxias com buracos negros centrais menores”, disse Martín-Navarro.

Ainda assim, o estudo não fornece evidências sobre de que forma e por que os buracos negros influenciam a formação das estrelas. “Existem diferentes formas que um buraco negro pode colocar energia dentro da galáxia e teóricos têm todos os tipos de hipóteses para explicar como ocorre a interrupção [da formação estelar]”, afirma o também astrofísico da UC Santa Cruz e coautor do estudo Aaron Romanowsky. “Mas ainda existe mais trabalho a ser feito para encaixar essas novas observações nos modelos.”