Formação estelar intensa travada abruptamente por buracos negros

Utilizando o telescópio APEX, uma equipe de astrônomos descobriu a melhor relação encontrada até hoje entre os mais intensos episódios de formação estelar no Universo primordial e as galáxias de maior massa que se observam atualmente.

© ESO/APEX (formação de estrelas em galáxias distantes)

As galáxias, em pleno crescimento devido a fortes episódios de formação estelar no Universo primitivo, viram o nascimento de novas estrelas parar abruptamente, deixando-as como galáxias de elevada massa, mas passivas, com estrelas envelhecidas no Universo atual. Os astrônomos pensam ter encontrado o provável responsável desta súbita parada na formação estelar: o surgimento de buracos negros supermassivos.

Os astrônomos combinaram observações da câmera LABOCA, instalada no telescópio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) de 12 metros, operado pelo ESO, com medições feitas com o VLT (Very Large Telescope) também do ESO, o telescópio espacial Spitzer da NASA e outros, para observar como é que galáxias brilhantes e muito distantes se juntam para formar grupos e aglomerados.

Quanto mais compacto é o grupo ou aglomerado de galáxias, mais massa têm os seus halos de matéria escura - o material invisível que compõe a maior parte da massa da galáxia. Os novos resultados obtidos são as medições mais precisas que temos sobre o modo de formação de aglomerados para este tipo de galáxias.

As galáxias estão tão distantes que a sua luz demorou cerca de dez bilhões de anos para chegar até à Terra, por isso são observadas tal como eram há cerca de dez bilhões de anos atrás. Nesta imagem do Universo primordial na região da Constelação Fornax as galáxias estão sujeitas ao tipo de formação estelar mais intensa que se conhece, a chamada formação estelar explosiva.

Ao medir as massas dos halos de matéria escura em torno das galáxias e utilizando simulações de computador para estudar como é que estes halos crescem com o tempo foi possível descobrir que estas galáxias distantes com formação explosiva de estrelas no cosmos primitivo transformam-se eventualmente em galáxias elípticas gigantes - as galáxias de maior massa existentes no Universo atual.

“Esta é a primeira vez que conseguimos mostrar de maneira clara a relação que existe entre as galáxias mais energéticas que apresentam formação estelar explosiva no Universo primordial e as galáxias de maior massa presentes no Universo atual,” explica Ryan Hickox (Darthmouth College, EUA e Durham University, RU), o cientista que lidera a equipe.

Adicionalmente, as novas observações indicam que a formação estelar explosiva nestas galáxias distantes durou meros 100 milhões de anos - um tempo muito curto em termos cosmológicos - no entanto, durante este breve período, a quantidade de estrelas nas galáxias duplicou. A parada abrupta deste crescimento tão rápido corresponde a outro episódio na história das galáxias, o qual não se compreende ainda muito bem.

“Sabemos que as galáxias elípticas de elevada massa pararam de produzir estrelas de modo súbito há muito tempo atrás, encontrando-se agora bastante passivas. Os cientistas tentam imaginar o que poderia ser suficientemente poderoso para conseguir desligar a formação estelar explosiva duma galáxia inteira,” diz Julie Wardlow (University of California, Irvine, EUA e Durham University, RU), um membro da equipe.

Os resultados da equipe apontam para uma possível explicação: nessa fase da história do cosmos, as galáxias com formação estelar explosiva aglomeram-se de modo muito semelhante aos quasares, o que indica que estes últimos são encontrados nos mesmos halos de matéria escura. Os quasares estão entre os objetos mais energéticos do Universo - faróis galácticos que emitem intensa radiação, alimentados por um buraco negro supermassivo situado nos seus centros.

Existem cada vez mais evidências que sugerem que a formação estelar explosiva intensa alimenta também o quasar, com enormes quantidades de matéria a serem sugadas pelo buraco negro. O quasar, por sua vez, emite enormes quantidades de energia que provavelmente limparão o restante do gás da galáxia - a matéria prima necessária à formação de novas estrelas - travando assim de maneira eficaz a fase de formação estelar.

“Em poucas palavras, a intensa formação estelar dos dias de glória das galáxias acabou também por ser a sua perdição ao alimentar os buracos negros nos seus centros, os quais rapidamente limpam ou destroem as nuvens de formação estelar,” explica David Alexander (Durham University, RU), um membro da equipe.

Fonte: ESO