Os astrônomos usaram o Observatório Espacial Herschel da ESA para resolver um mistério de décadas sobre a origem dos poderosos ventos de gás frio nos arredores quentes dos quasares. As evidências que ligam esses ventos poderosos à formação de estrelas nas galáxias hospedeiras dos quasares também podem ajudar a resolver o mistério de por que o tamanho das galáxias no Universo parece estar limitado.

Desde sua descoberta nos anos 1960, os quasares têm fornecido um tesouro de perguntas para os astrônomos responderem. Essas fontes energéticas - até 10.000 vezes mais brilhantes do que a Via Láctea - são os núcleos de galáxias distantes com buracos negros supermassivos em seu coração. À medida que o gás é puxado para um disco de acreção em direção ao buraco negro, ele aquece a temperaturas muito altas e irradia energia através do espectro eletromagnético do rádio aos raios X - assim nasce a luminosidade característica do quasar.

Por cinco décadas, astrônomos estudaram os espectros dos quasares para descobrir a origem da radiação eletromagnética que eles emitem e para traçar o caminho que a luz percorreu para chegar até nós.

Uma ferramenta valiosa para entender essa jornada são as linhas de absorção nos espectros de radiação dos quasares. Essas linhas indicam as faixas de comprimento de onda que foram absorvidas conforme a radiação viajou da fonte para o observador, dando pistas sobre o material por onde passou. Hora extra, o estudo dessas linhas traçou a composição de galáxias e nuvens de gás que se encontram entre nós e esses objetos luminosos distantes, mas um conjunto de linhas de absorção permaneceu inexplicado.

Os astrônomos observaram linhas de absorção em muitos quasares que são indicativas de absorção em rota por gás frio com elementos de metais pesados ​​como o carbono, magnésio e silício. As linhas sinalizam que a luz viajou através de ventos de gás frio viajando a velocidades de milhares de quilômetros por segundo dentro das galáxias hospedeiras dos quasares. Embora o conhecimento de que esses ventos existem não seja nenhuma novidade em sua origem, e por que eles são capazes de atingir velocidades tão impressionantes, permaneceu um desconhecido.

Agora, o astrônomo Peter Barthel e seu aluno de doutorado Pece Podigachoski, ambos do Groningen University Kapteyn Institute, juntamente com os colegas Belinda Wilkes do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (EUA) e Martin Haas da Ruhr-Universität Bochum (Alemanha), lançaram luz sobre as origens dos ventos frios. Usando dados obtidos com o Observatório Espacial Herschel da ESA, os astrônomos mostraram, pela primeira vez, que a força das linhas de absorção de metal associadas a esses misteriosos ventos gasosos está diretamente ligada à taxa de formação de estrelas dentro das galáxias hospedeiras dos quasares. Ao descobrir essa tendência, os astrônomos são capazes de dizer com alguma confiança que a formação estelar prodigiosa dentro da galáxia hospedeira pode ser o mecanismo que impulsiona esses ventos poderosos e misteriosos.

"Identificar essa tendência para a prolífica formação de estrelas estar intimamente relacionada aos poderosos ventos de quasar é uma descoberta empolgante para nós, "explica Pece Podigachoski." Uma explicação natural para isso é que os ventos são impulsionados por uma explosão estelar e produzidos por supernovas - que são conhecidos por ocorrerem com grande frequência durante períodos de extrema formação de estrelas. "

Esta nova conexão não só resolve um quebra-cabeça sobre quasares, mas também pode contribuir para desvendar um mistério ainda maior:por que o tamanho das galáxias observadas em nosso Universo parece ser limitado na prática, embora não em teoria.

“Além da questão de quais processos são responsáveis ​​pelos ventos gasosos, seu efeito líquido é um tópico muito importante na astrofísica de hoje, "explica Peter Barthel." Embora as teorias prevejam que as galáxias podem crescer muito, galáxias ultra-massivas não foram observadas. Parece que existe um processo que atua como um freio na formação dessas galáxias:ventos de gás internos, por exemplo, poderiam ser responsáveis ​​por esse chamado feedback negativo. "

A teoria prevê que as galáxias devem ser capazes de crescer a massas cem vezes maiores do que qualquer outra já observada. O fato de haver um déficit de gigantes no Universo implica que há um processo que esgota as reservas de gás das galáxias antes que elas alcancem seu potencial total. Existem dois mecanismos que podem levar a esse esgotamento de gás:o primeiro são os ventos de supernova associados a explosões estelares, o segundo, os ventos associados ao buraco negro supermassivo no coração de cada quasar. Embora ambos os mecanismos possam desempenhar um papel, a evidência de correlação entre ventos de gás frio e taxa de formação de estrelas encontrada por esta equipe sugere que, no caso de quasares, formação de estrelas, que requer um suprimento constante de gás frio, pode ser o principal culpado em minar a galáxia de gás e suprimir sua capacidade de fazer crescer a próxima geração de estrelas.

"Este é um resultado importante para a ciência de quasares, e um que contava com os recursos exclusivos do Herschel, "explica Göran Pilbratt, Cientista do Projeto Herschel na ESA. "Herschel observa luz no infravermelho distante e submilímetro permitindo o conhecimento detalhado da taxa de formação de estrelas nas galáxias observadas que foi necessário para fazer esta descoberta."