Galáxias jovens brilham com novas estrelas brilhantes se formando em um ritmo rápido, mas a formação de estrelas eventualmente é encerrada à medida que uma galáxia evolui. Um novo estudo, publicado em 1º de janeiro, 2018, no Natureza , mostra que a massa do buraco negro no centro da galáxia determina em quanto tempo esse "apagamento" da formação estelar ocorre.

Cada galáxia massiva tem um buraco negro supermassivo central, mais de um milhão de vezes mais massivo que o sol, revelando sua presença através de seus efeitos gravitacionais nas estrelas da galáxia e às vezes alimentando a radiação energética de um núcleo galáctico ativo (AGN). Acredita-se que a energia que flui para uma galáxia a partir de um núcleo galáctico ativo desligue a formação de estrelas ao aquecer e dissipar o gás que, de outra forma, se condensaria em estrelas à medida que esfriava.

Essa ideia existe há décadas, e os astrofísicos descobriram que as simulações da evolução da galáxia devem incorporar feedback do buraco negro para reproduzir as propriedades observadas das galáxias. Mas faltam evidências observacionais de uma conexão entre buracos negros supermassivos e a formação de estrelas, até agora.

"Temos recebido feedback para fazer as simulações funcionarem, sem realmente saber como isso acontece, "disse Jean Brodie, professor de astronomia e astrofísica da UC Santa Cruz e co-autor do artigo. "Esta é a primeira evidência de observação direta onde podemos ver o efeito do buraco negro na história da formação estelar da galáxia."

Os novos resultados revelam uma interação contínua entre a atividade do buraco negro e a formação de estrelas ao longo da vida de uma galáxia, afetando cada geração de estrelas formadas à medida que a galáxia evolui.

Liderado pelo primeiro autor Ignacio Martín-Navarro, um pesquisador de pós-doutorado na UC Santa Cruz, o estudo se concentrou em galáxias massivas para as quais a massa do buraco negro central havia sido medida em estudos anteriores, analisando os movimentos das estrelas perto do centro da galáxia. Para determinar as histórias de formação estelar das galáxias, Martín-Navarro analisou espectros detalhados de sua luz obtidos pelo Hobby-Eberly Telescope Massive Galaxy Survey.

A espectroscopia permite aos astrônomos separar e medir os diferentes comprimentos de onda da luz de um objeto. Martín-Navarro usou técnicas computacionais para analisar o espectro de cada galáxia e recuperar sua história de formação estelar, encontrando a melhor combinação de populações estelares para ajustar os dados espectroscópicos. "Diz a quantidade de luz que vem de populações estelares de diferentes idades, " ele disse.

Quando ele comparou as histórias de formação de estrelas de galáxias com buracos negros de diferentes massas, ele encontrou diferenças marcantes. Essas diferenças apenas se correlacionaram com a massa do buraco negro e não com a morfologia galáctica, Tamanho, ou outras propriedades.

"Para galáxias com a mesma massa de estrelas, mas com diferentes massas de buracos negros no centro, aquelas galáxias com buracos negros maiores foram apagadas mais cedo e mais rápido do que aquelas com buracos negros menores. Portanto, a formação de estrelas durou mais tempo nas galáxias com buracos negros centrais menores, "Martín-Navarro disse.

Outros pesquisadores procuraram correlações entre a formação de estrelas e a luminosidade dos núcleos galácticos ativos, sem sucesso. Martín-Navarro disse que pode ser porque as escalas de tempo são muito diferentes, com a formação de estrelas ocorrendo ao longo de centenas de milhões de anos, enquanto explosões de núcleos galácticos ativos ocorrem em períodos mais curtos de tempo.

Um buraco negro supermassivo só é luminoso quando está ativamente devorando matéria das regiões internas de sua galáxia hospedeira. Os núcleos galácticos ativos são altamente variáveis ​​e suas propriedades dependem do tamanho do buraco negro, a taxa de acréscimo de novo material caindo no buraco negro, e outros fatores.

"Usamos a massa do buraco negro como um proxy para a energia colocada na galáxia pelo AGN, porque o acréscimo em buracos negros mais massivos leva a um feedback mais energético dos núcleos galácticos ativos, que extinguiria a formação de estrelas mais rápido, "Martín-Navarro explicou.

A natureza precisa do feedback do buraco negro que extingue a formação de estrelas permanece incerta, de acordo com o co-autor Aaron Romanowsky, astrônomo da San Jose State University e UC Observatories.

"Existem diferentes maneiras pelas quais um buraco negro pode enviar energia para a galáxia, e os teóricos têm todos os tipos de ideias sobre como a têmpera acontece, mas há mais trabalho a ser feito para ajustar essas novas observações aos modelos, "Romanowsky disse.