Astrofísicos estudam relação entre buracos negros supermassivos e evolução das galáxias

A galáxia NGC 1068 pode ser vista numa aproximação de uma imagem do Telescópio Espacial Hubble. Este buraco negro ativo, apresentado como uma ilustração em zoom - é um dos mais escurecidos buracos negros conhecidos, pelo fato de ser rodeado por nuvens extremamente grossas de gás e poeira que podem ser caracterizadas usando observações em raio-X e infravermelho. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Cristina Ramos Almeida, pesquisadora do IAC, e Claudio Ricci, do Instituto de Astronomia da Universidade Católica do Chile, publicaram uma revisão na revista Nature Astronomy acerca do material que obscurece núcleos ativos de galáxias obtidos de observações no infravermelho e raios-X.

Buracos negros parecem desempenhar um papel fundamental no modo como as galáxias evoluem na fase em que eles estão ativos e consumindo material da própria galáxia. Durante esta fase, a galáxia abriga um núcleo ativo de galáxia (AGN - na sigla em inglês), e o efeito que essa atividade nuclear produz na galáxia é conhecido como AGN feedback. Por exemplo, o AGN pode aquecer, perturbar, consumir e remover o gás disponível para formar novas estrelas, impedindo o crescimento da galáxia. O AGN feedback está sendo agora utilizado em simulações de formação de galáxias para explicar as observações de galáxias massivas a distâncias cosmológicas. "Se o AGN feedback não é levado em conta nas simulações", explica Cristina Ramos, "o número previsto de galáxias massivas quando o Universo era jovem é muito maior do que o observado."

Estudar diretamente a influência da atividade nuclear na evolução da galáxia é desafiador por causa das diferentes escalas espaciais e temporais envolvidas nos dois processos. Galáxias massivas hospedam buracos negros supermassivos extremamente compactos de milhões ou até bilhões de massas solares em seus núcleos. É estimado que as fases de atividade nuclear duram um curto período de tempo, entre 1 e 100 milhões de anos, enquanto que o processo de evolução da galáxia, como o crescimento do bojo e a formação da barra dura muito mais tempo. "Buscando estudar a conexão entre o AGN e a galáxia hospedeira, precisamos investigar o núcleo das galáxias, onde o material que os liga é encontrado. Esse material consiste basicamente de gás e poeira, os quais são normalmente estudados nas bandas do infravermelho e raios-X," explica Claudio Ricci.

Os astrofísicos oferecem uma visão compreensiva do atual conhecimento que se tem como esses estudos em infravermelho e raios-X. Eles tem melhorado bastante nas últimas décadas graças à maior facilidade das observações como a CanariCam no Grande Telescópio das Canárias (GTC), localizado no Observatório de Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) e o Very Large Array Interferometer (VLTI) no intervalo do infravermelho, assim como satélite de raios-X como o NuSTAR, Swift/BAT e o Suzaku.

Cristina Ramos diz, "Nós agora sabemos que esse material nuclear é mais complexo e dinâmico do que pensávamos alguns anos atrás: ele é bastante compacto, formado por gás e nuvens de poeira orbitando o buraco negro, e suas propriedades dependem da luminosidade do AGN, além da taxa de acreção. Além disso, ele não forma uma estrutura isolada, mas parece conectada com a galáxia atrás de fluxos de gás para dentro e para fora, como um córrego de material fluindo em um ciclo. Esse fluxo cíclico de gás mantém a alimentação do buraco negro e controla a formação de mais estrelas na galáxia."

Recentemente, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) fez imagens o material escurecido numa galáxia ativa pela primeira vez. O ALMA opera nos intervalos milimétricos e submilimétricos, e os últimos traços da poeira e gás cercando o AGN. No caso da galáxia NGC 1068, o ALMA mostrou que esse material é distribuído num disco compacto com 7 a 10 parsecs (23 a 32 anos-luz), e em adição a rotação regular do disco, há outros movimentos não circulares que correspondem a gás em alta velocidade saindo do núcleo da galáxia. "Ao longo da próxima década, a próxima geração de tecnologias em infravermelho e raios-X vão contribuir muito para nosso entendimento acerca da estrutura e propriedades físicas do material nuclear," conclui Claudio Ricci.

Fonte: Phys.org