Um novo estudo combinando dados do telescópio VLT do Observatório Europeu Austral, ESO, e do observatório espacial de raios X XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, ESA, fez uma descoberta surpreendente. A maior parte dos buracos negros supermassivos que se encontram no centro das galáxias desde os últimos 11 bilhões de anos não se tornaram ativos devido a fusões de galáxias, como se pensava até agora.
No coração da maior parte das grandes galáxias (ou até mesmo em todas) existe um buracos negro de massa extremamente elevada, com uma massa de milhões de vezes, ou até bilhões de vezes, a massa do Sol. Em muitas galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea, o buraco negro central não se encontra em atividade. Mas em algumas galáxias, particularmente no início da história do Universo, o monstro central alimenta-se de material que emite imensa radiação na medida em que cai no buraco negro.
Um dos mistérios a serem resolvidos se relaciona com o fato de sabermos de onde virá o material que ativa um buraco negro adormecido originando violentas explosões no centro da galáxia, tornando-o assim num núcleo ativo de galáxia. Até agora, os astrônomos pensavam que a maioria destes núcleos ativos detonavam quando acontecia a fusão de duas galáxias ou quando duas galáxias passavam muito perto uma da outra e o material perturbado se tornava o alimento do buraco negro central. No entanto, novos resultados indicam que esta ideia pode estar errada no caso de muitas galáxias com núcleos ativos.
Viola Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik e Excellence Cluster Universe, Garching, Alemanha) e uma equipe internacional de cientistas da colaboração COSMOS observaram detalhadamente mais de 600 galáxias ativas numa região do céu bem estudada, o chamado campo COSMOS. Tal como se esperava, os astrônomos descobriram que os núcleos ativos extremamente brilhantes são raros, enquanto que a maior parte das galáxias ativas nos 11 bilhões de anos anteriores são apenas moderadamente brilhantes. No entanto, os cientistas tiveram uma enorme surpresa: os novos dados mostram que a maioria das galáxias ativas mais comuns, as menos brilhantes, não se tornaram ativas devido à fusão de galáxias. Os resultados serão publicados na revista científica especializada Astrophysical Journal.
A presença de núcleos ativos de galáxias revela-se através dos raios X emitidos pela região que circunda o buraco negro. O observatório espacial XMM-Newton da ESA observou esta radiação e as galáxias foram subsequentemente observadas pelo telescópio VLT do ESO, que mediu as distâncias a estes objetos. Quando se combinam os dois tipos de observações é possível fazer um mapa tridimensional que nos mostra onde se encontram as galáxias ativas.
"Demoramos mais de cinco anos, mas conseguimos obter um dos maiores e mais completos catálogos de galáxias ativas no céu de raios X," diz Marcella Brusa, uma das autoras do estudo.
Os astrônomos utilizaram este novo mapa para determinar a distribuição das galáxias ativas e compararam estes resultados com as predições feitas pela teoria. Determinaram também como é que esta distribuição varia na medida em que o Universo envelhece - há aproximadamente 11 bilhões de anos até os nosso dias.
A equipe descobriu que os núcleos ativos são encontrados maioritariamente em galáxias de massa muito elevada, que contêm muita matéria escura. Este fato revelou-se surpreendente e para nada consistente com as previsões feitas pela teoria - se a maior parte dos núcleos ativos fossem uma consequência de fusões e colisões entre galáxias seria de esperar que fossem encontrados em galáxias com massa moderada (um trilhão de vezes a massa do Sol). A equipe descobriu que a maior parte dos núcleos ativos se encontra em galáxias com massas 20 vezes maiores do que o valor previsto pela teoria da fusão.
"Estes novos resultados abrem uma nova janela sobre como é que os buracos negros de massa extremamente elevada iniciam as suas 'refeições'," diz Viola Allevato, autora principal do artigo que descreve este trabalho. "Estes resultados indicam que os buracos negros são normalmente alimentados por processos gerados no interior da própria galáxia, tais como instabilidades do disco e formação estelar violenta, em oposição a colisões de galáxias."
Alexis Finoguenov, que supervisou o trabalho, conclui: "Mesmo no passado distante, 11 bilhões de anos atrás, as colisões de galáxias apenas justificam uma pequena percentagem das galáxias ativas moderadamente brilhantes. Nessa altura as galáxias estavam todas mais próximas umas das outras e portanto era de esperar que a fusão fosse mais frequente do que no passado mais recente. Por isso mesmo os novos resultados são ainda mais surpreendentes."
A equipe é composta por V. Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik [IPP]; Excellence Cluster Universe, Garching, Alemanha), A. Finoguenov (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik [MPE], Garching, Alemanha e University of Maryland, Baltimore, USA), N. Cappelluti (INAF-Osservatorio Astronomico de Bologna [INAF-OA], Itália e University of Maryland, Baltimore, USA), T.Miyaji (Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Ensenada, Mexico e University of California at San Diego, USA), G. Hasinger (IPP), M. Salvato (IPP, Excellence Cluster Universe, Garching, Alemanha), M. Brusa (MPE), R. Gilli (INAF-OA), G. Zamorani (INAF-OA), F. Shankar (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Alemanha), J. B. James (University of California at Berkeley, USA e Univerdade de Copenhaga, Dinamarca), H. J. McCracken (Observatoire de Paris, França), A. Bongiorno (MPE), A. Merloni (Excellence Cluster Universe, Garching, Alemanha e MPE), J. A. Peacock (University of California at Berkeley, USA), J. Silverman (Universidade de Tóquio, Japão) e A. Comastri (INAF-OA).
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