quinta-feira, 30 de março de 2017

Estrelas nascidas em ventos de buracos negros supermassivos


Ilustração de uma galáxia formando estrelas no seio dos poderosos jatos de matéria que são lançados a partir do buraco negro supermassivo situado no núcleo da galáxia. Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, uma equipa de astrônomos fez as primeiras observações confirmadas de estrelas em formação neste tipo de ambiente extremo. A descoberta tem muitas consequências para a compreensão da evolução e propriedades das galáxias.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO foram descobertas estrelas a formar-se nos poderosos jatos de matéria lançados por buracos negros supermassivos, situados nos núcleos de galáxias. Tratam-se das primeiras observações confirmadas de estrelas em formação neste tipo de ambiente extremo. A descoberta tem muitas consequências para a compreensão da evolução e propriedades das galáxias. Estes resultados foram publicados na revista Nature.

Um grupo de astrônomos europeus liderado pelo Reino Unido utilizou os instrumentos MUSE e X-shooter montados no VLT, no Observatório do Paranal do ESO no Chile, para estudar uma colisão a ocorrer entre duas galáxias, chamadas coletivamente IRAS F23128-5919, situadas a cerca de 600 milhões de anos-luz de distância da Terra. A equipa observou os ventos colossais de matéria — ou jatos — que têm origem perto do buraco negro supermassivo situado no coração da galáxia do par mais a sul e descobriu evidências claras de formação de estrelas a ocorrer nestes jatos. As estrelas formam-se nos jatos a taxas muito elevadas; os astrônomos pensam que são formadas estrelas correspondentes a um total de 30 vezes a massa do Sol por ano, o que equivale a mais de um-quarto da formação estelar em todo este sistema de galáxias em fusão.

Este tipo de jatos galácticos tem origem na enorme libertação de energia por parte dos centros ativos e turbulentos das galáxias. Os buracos negros supermassivos "escondem-se" no coração da maioria das galáxias e ao "engolirem" matéria aquecem o gás circundante, lançando-o para fora da galáxia hospedeira sob a forma de ventos densos e poderosos.

A expulsão do gás sob a forma de jatos galácticos dá origem a um meio pobre em gás no interior da galáxia, o que pode muito bem ser a razão pela qual algumas galáxias param de formar novas estrelas à medida que envelhecem. Embora estes jatos tenham muito provavelmente a sua origem em buracos negros supermassivos centrais, também é possível que estes ventos sejam alimentados por supernovas num núcleo com formação estelar explosiva, ou seja, que se encontra a formar estrelas de forma vigorosa.

"Os astrônomos já suspeitavam desde há algum tempo que as condições no seio destes jatos fossem as certas para a ocorrência de formação estelar, no entanto ainda ninguém tinha observado o fenômeno a ocorrer, já que se trata de uma observação muito difícil," disse o líder da equipa Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge. "Os nossos resultados são excitantes porque mostram sem ambiguidade que se estão a formar estrelas no interior destes jatos."

A equipe resolveu estudar as estrelas que se encontram diretamente nos jatos, assim como o gás que as rodeia. Os instrumentos espectroscópicos MUSE e X-shooter, ambos líderes mundiais, permitiram à equipa levar a cabo um estudo muito detalhado das propriedades da radiação emitida, de modo a identificar a sua fonte.

Sabe-se que a radiação emitida por estrelas jovens faz resplandecer de modo particular as nuvens de gás próximas. A extrema sensibilidade do X-shooter permitiu à equipa descartar outras causas possíveis para este brilho, incluindo choques no gás ou núcleos ativos na galáxia.

A equipa detetou seguidamente, sem sombra de dúvidas e de forma direta, uma população estelar bebé nos jatos. Pensa-se que estas estrelas tenham uma idade inferior a algumas dezenas de milhões de anos e análises preliminares sugerem que estes objetos são mais quentes e brilhantes do que estrelas que se formam em meios menos extremos tais como os discos galácticos.

Como evidências adicionais, os astrônomos determinaram igualmente o movimento e a velocidade destas estrelas. A radiação emitida pela maioria das estrelas na região indica que estas se deslocam a altas velocidades afastando-se do centro da galáxia — o que faz sentido para objetos "apanhados" numa corrente de material que se desloca a alta velocidade.

A coautora Helen Russell (Instituto de Astronomia, Cambridge, RU), explica: "As estrelas que se formam no vento próximo do centro galáctico podem abrandar ou até começar a vir para trás, mas as estrelas que se formam mais longe apresentam menos desaceleração, podendo inclusivamente deslocar-se para fora da galáxia."

Esta descoberta fornece-nos nova informação que ajudará à compreensão de vários fenômenos astrofísicos, nomeadamente como é que certas galáxias obtêm as suas formas (as galáxias em espiral têm uma estrutura em disco óbvia, apresentando no centro um bojo distendido de estrelas e estando rodeadas por uma nuvem difusa de estrelas chamada halo. As galáxias elípticas são essencialmente compostas por estes elementos esferoidais. As estrelas formadas nos jatos e que são ejetadas do disco principal poderão dar origem a estas estruturas galácticas); como é que o meio intergaláctico se enriquece de elementos pesados (como é que o espaço entre as galáxias — o meio intergaláctico — se enriquece em elementos pesados é uma questão que ainda permanece em aberto, no entanto as estrelas dos jatos poderão fornecer uma resposta. Se forem lançadas para fora da galáxia e seguidamente explodirem sob a forma de supernovas, os elementos pesados que contêm poderão ser libertados para o meio) e, inclusivamente, onde é que terá origem a inexplicável radiação cósmica de fundo infravermelha (a radiação cósmica de fundo infravermelha, semelhante à mais famosa radiação cósmica de fundo de micro-ondas, trata-se de um brilho ténue na parte infravermelha do espectro que vem de todas as direções do espaço. No entanto, a sua origem nas bandas do infravermelho próximo nunca foi verificada de modo satisfatório. Uma população de estrelas de jato lançadas para o espaço intergaláctico poderá contribuir para esta radiação).

Maiolino está entusiasmado com o futuro: "Se tivermos de facto formação estelar a ocorrer na maioria dos jatos galácticos, como algumas teorias preveem, então poderemos ter um cenário completamente diferente de evolução galáctica."

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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