Os buracos negros supermassivos nos núcleos das galáxias mais maciças causam estragos em seus arredores imediatos. Durante suas fases mais ativas - quando se inflamam como quasares luminosos - eles lançam fluxos de gás extremamente poderosos e de alta velocidade.
Essas saídas podem varrer e aquecer material, desempenhando um papel fundamental na formação e evolução de galáxias massivas. Os astrônomos não apenas os observaram através do universo visível, mas também desempenham um ingrediente-chave nos modelos teóricos.
Mas a própria natureza física das saídas tem sido um mistério de longa data. Que mecanismo físico faz com que o gás atinja velocidades tão altas e, em alguns casos, seja expulso da galáxia?
Um novo estudo fornece a primeira evidência direta de que essas saídas são aceleradas por jatos energéticos produzidos pelo buraco negro supermassivo.
Usando o Very Large Telescope no Chile, uma equipe de astrônomos liderada por Clive Tadhunter da Universidade de Sheffield, observou a galáxia ativa IC 5063 nas proximidades. Em locais da galáxia onde seus jatos estão impactando regiões de gás denso, o gás está se movendo a velocidades extraordinárias de mais de 600.000 milhas por hora.
"Grande parte do gás nas saídas é na forma de hidrogênio molecular, que é frágil no sentido de que é destruído com energias relativamente baixas", disse Tadhunter em um comunicado à imprensa. “Acho extraordinário que o gás molecular possa sobreviver sendo acelerado por jatos de partículas altamente energéticas que se movem perto da velocidade da luz.
À medida que os jatos viajam através da matéria galáctica, eles interrompem o gás circundante e geram ondas de choque. Essas ondas de choque não apenas aceleram o gás, mas também o aquecem. A equipe estima que as ondas de choque aquecem o gás a temperaturas altas o suficiente para ionizar o gás e dissociar as moléculas. O hidrogênio molecular é formado apenas no gás pós-choque significativamente mais frio.
"Suspeitamos que as moléculas devam ter sido capazes de se reformar após o gás ter sido completamente perturbado pela interação com um jato de plasma rápido", disse Raffaella Morganti, da Universidade Groningen do Instituto Kapteyn. “Nossas observações diretas do fenômeno confirmaram que essa situação extrema pode realmente ocorrer. Agora precisamos trabalhar para descrever a física exata da interação. ”
No espaço interestelar, o hidrogênio molecular se forma na superfície dos grãos de poeira. Mas neste cenário, é provável que o pó tenha sido destruído nas intensas ondas de choque. Embora seja possível que o hidrogênio molecular se forme sem a ajuda de grãos de poeira (como visto no início do Universo), o mecanismo exato nesse caso ainda é desconhecido.
A pesquisa ajuda a responder a uma pergunta de longa data - fornecendo a primeira evidência direta de que os jatos aceleram os fluxos moleculares vistos nas galáxias ativas - e faz perguntas novas.
Os resultados foram publicados na Nature e estão disponíveis online.
