Buracos negros ativos podem influenciar a formação de estrelas, indica estudo com nove galáxias

Buracos negros supermassivos em alimentação ativa talvez não sejam apenas agentes que reduzem a formação de estrelas em suas galáxias. Ao estudar nove galáxias Seyfert próximas, uma equipe identificou um padrão espacial recorrente: anéis ou arcos onde estrelas estão nascendo, cones de gás ionizado pela radiação do núcleo ativo e choques rápidos nas proximidades do centro galáctico. O conjunto indica que a atividade do buraco negro e o nascimento de estrelas podem estar intimamente ligados. 12

O que apareceu nas nove galáxias

Os pesquisadores encontraram anéis ou arcos de formação estelar a distâncias projetadas de aproximadamente 0,8 a 6 quiloparsecs dos centros das galáxias. Também observaram regiões cônicas — muitas vezes em forma de dois cones opostos, ou biconos — de gás ionizado pelo núcleo galáctico ativo (AGN, na sigla em inglês), estendendo-se por escalas de quiloparsecs. Nas áreas centrais, predominavam choques rápidos; regiões dominadas apenas por choques cercavam essas zonas e, em alguns casos, apareciam localmente dentro dos anéis de formação estelar. 2

Um AGN é a região muito brilhante no centro de uma galáxia, alimentada pela queda de matéria em direção a um buraco negro supermassivo. A radiação, os ventos ou os jatos associados a esse processo podem transferir energia ao gás ao redor. Os novos mapas sugerem que isso não acontece isoladamente da formação estelar: ocorre em meio a estruturas gasosas onde novas estrelas também estão surgindo. 12

Como a equipe distinguiu estrelas, AGN e choques

O desafio é que o gás excitado por estrelas jovens, pela radiação do AGN e por choques pode produzir sinais ópticos semelhantes. Para separar essas contribuições, a equipe analisou observações com resolução espacial do Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), instalado no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), e aplicou um diagnóstico teórico tridimensional capaz de diferenciar as três fontes de excitação. 14

Com isso, foi possível mapear qual processo predominava em cada área, em vez de tratar a emissão do centro galáctico como um sinal único e misturado. Observações profundas em raios X do observatório Chandra deram apoio independente à interpretação das estruturas centrais associadas ao AGN. 12

Por que a orientação dos choques chama atenção

As regiões centrais de choques rápidos frequentemente se estendiam perpendicularmente aos biconos de ionização do AGN. Essa geometria recorrente é relevante porque é compatível com uma interação entre a energia liberada pelo AGN e o meio interestelar ao redor, e não apenas com uma sobreposição casual de estruturas vistas na mesma linha de visada. 2

Os autores consideram o padrão amplamente consistente com interações entre jatos e o meio interestelar. Onde os jatos são fracos, interações entre ventos e gás também podem ter papel importante. Em ambos os casos, os choques podem perturbar e comprimir o gás, alterando as condições a partir das quais as estrelas se formam. 1

Um retrato mais complexo do “feedback” dos AGNs

Uma versão simplificada do chamado feedback de AGN sustenta que um buraco negro ativo suprime a formação estelar ao aquecer o gás ou expulsá-lo da galáxia. O novo estudo não derruba esse mecanismo, nem demonstra que AGNs sempre disparem a formação de estrelas. Os próprios autores observam que os anéis detectados também podem ser explicados pelo acúmulo de gás em ressonâncias induzidas por barras galácticas. 1

A evidência, portanto, aponta para um cenário condicionado pelas circunstâncias locais. O gás pode alimentar o buraco negro; o AGN, por sua vez, pode iluminar a galáxia e gerar fluxos de saída ou choques; essas interações podem redistribuir, comprimir ou desorganizar o gás ao redor. Dependendo das condições, o resultado pode ser reduzir a formação estelar, coexistir com ela ou, potencialmente, criar condições favoráveis para que ela ocorra. 12

A principal lição é também metodológica: para saber se um AGN está freando ou favorecendo a formação de estrelas, é necessário separar a excitação causada por choques daquela produzida por estrelas e pela radiação do próprio AGN. Sem essa distinção, o papel do buraco negro na evolução da galáxia pode ser interpretado de forma equivocada. 14