Os grandes buracos negros que residem no centro das galáxias podem ser animais famintos. Mas o que força esse gás e poeira nos últimos anos-luz a penetrar nesses buracos negros supermassivos?
Teorizou-se que as fusões entre galáxias perturbam o gás e a poeira de uma galáxia e força a matéria à vizinhança imediata do buraco negro. Isto é, até um estudo recente de 140 galáxias hospedando Núcleos Galácticos Ativos (AGN) - outro nome para buracos negros ativos no centro das galáxias - forneceu fortes evidências de que muitas das galáxias que contêm esses AGN não mostram sinais de fusões passadas.
O estudo foi realizado por uma equipe internacional de astrônomos. Mauricio Cisternas, do Instituto Max Planck de Astronomia, e sua equipe usaram dados de 140 galáxias que foram fotografadas pelo observatório de raios-X XMM-Newton. As galáxias que eles amostraram tiveram um desvio para o vermelho entre z = 0,3-1, o que significa que elas estão a cerca de 4 a 8 bilhões de anos-luz de distância (e, portanto, a luz que vemos delas tem cerca de 4-8 bilhões de anos).
Eles não apenas olharam para as imagens das galáxias em questão; um viés para classificar as galáxias que mostram os núcleos ativos mais distorcidos das fusões pode surgir. Em vez disso, eles criaram um "grupo de controle" de galáxias, usando imagens de galáxias inativas do mesmo desvio para o vermelho que as galáxias hospedeiras da AGN. Eles tiraram as imagens do Cosmic Evolution Survey (COSMOS), um levantamento de uma grande região do céu em vários comprimentos de onda da luz. Como essas galáxias eram do mesmo desvio para o vermelho que elas queriam estudar, elas mostram o mesmo estágio na evolução galáctica. No total, eles tinham 1264 galáxias em sua amostra de comparação.
A maneira como eles projetaram o estudo envolveu um princípio da ciência que normalmente não é usado no campo da astronomia: o estudo cego. Cisternas e sua equipe tinham 9 galáxias de comparação - que não continham AGN - do mesmo desvio para o vermelho para cada uma das suas 140 galáxias que mostravam sinais de ter um núcleo ativo.
O que eles fizeram em seguida foi remover qualquer sinal do núcleo ativo brilhante na imagem. Isso significa que as galáxias em sua amostra de 140 galáxias com AGN seriam essencialmente aparecer até mesmo um olho treinado como uma galáxia sem os sinais reveladores de um AGN. Eles então enviaram as galáxias de controle e as imagens alteradas da AGN a dez astrônomos diferentes e pediram que classificassem todas elas como “distorcidas”, “moderadamente distorcidas” ou “não distorcidas”.
Como o tamanho da amostra era bastante manejável, e a distorção em muitas das galáxias seria sutil demais para um computador reconhecer, o cérebro humano que buscava padrões era sua ferramenta de análise de imagem preferida. Isso pode parecer familiar - algo semelhante está sendo feito com enorme sucesso com pessoas que são classificadores amadores de galáxias no Galaxy Zoo.
Quando uma galáxia se funde com outra galáxia, a fusão distorce sua forma de maneiras que são identificáveis - ela distorcerá uma galáxia elíptica normalmente suave e, se a galáxia for uma espiral, os braços parecerão um pouco "desenrolados". Se fosse o caso de fusões galácticas serem a causa mais provável de AGN, seria mais provável que as galáxias com núcleo ativo mostrassem distorções dessa fusão anterior.
A equipe passou por esse processo de cegar o estudo para eliminar qualquer viés que aqueles que olham para as imagens teriam para classificar a AGN como mais distorcida. Por terem um tamanho de amostra razoavelmente grande de galáxias e remover qualquer viés ao analisar as imagens, eles esperavam mostrar definitivamente se a correlação entre AGN e fusões existe.
O resultado? As galáxias com um Núcleo Galáctico Ativo não apresentaram mais distorções no conjunto do que as galáxias na amostra de comparação. Como afirmam os autores no artigo, "Fusões e interações envolvendo hospedeiros AGN não são dominantes e ocorrem com mais freqüência do que as galáxias inativas".
Isso significa que os astrônomos não podem apontar para fusões galácticas como o principal motivo da AGN. O estudo mostrou que pelo menos 75% da criação da AGN - pelo menos entre os últimos 4-8 bilhões de anos - deve ser de outras fontes que não as fusões galácticas. Os prováveis candidatos a essas fontes incluem: "assédio galáctico", aquelas galáxias que não colidem, mas chegam perto o suficiente para se influenciar gravitacionalmente; a instabilidade da barra central em uma galáxia; ou a colisão de nuvens moleculares gigantes na galáxia.
Saber que o AGN não é causado em grande parte por fusões galácticas ajudará os astrônomos a entender melhor a formação e evolução das galáxias. Os núcleos ativos nas galáxias que os hospedam influenciam muito a formação galáctica. Esse processo é chamado de 'feedback da AGN', e os mecanismos e efeitos que resultam da interação entre a energia que sai da AGN e o material circundante no centro de uma galáxia ainda é um tópico importante de estudo em astronomia.
As fusões nos últimos oito bilhões de anos ainda podem se correlacionar com a AGN - este estudo exclui apenas uma certa população dessas galáxias - e essa é uma pergunta que a equipe planeja realizar em seguida, pesquisas pendentes do Telescópio Espacial Hubble e o Telescópio Espacial James Webb. Seu estudo será publicado na edição de 10 de janeiro do Astrophysical Journal, e uma versão pré-impressa está disponível no Arxiv.
Fonte: comunicado de imprensa do HST, Instituto Max Planck de Astronomia, artigo de Arxiv
