Cerca de uma década atrás, astrônomos descobriram uma população de pequenos, mas galáxias massivas chamadas "pepitas vermelhas". Um novo estudo usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA indica que os buracos negros sufocaram a formação de estrelas nessas galáxias e podem ter usado parte do combustível estelar inexplorado para crescer até proporções extraordinariamente massivas.

Pepitas vermelhas foram descobertas pela primeira vez pelo Telescópio Espacial Hubble a grandes distâncias da Terra, correspondendo a tempos apenas cerca de três ou quatro bilhões de anos após o Big Bang. Eles são relíquias das primeiras galáxias massivas que se formaram em apenas um bilhão de anos após o Big Bang. Os astrônomos pensam que são os ancestrais das galáxias elípticas gigantes vistas no Universo local. As massas das pepitas vermelhas são semelhantes às de galáxias elípticas gigantes, mas eles têm apenas cerca de um quinto de seu tamanho.

Enquanto a maioria das pepitas vermelhas se fundiu com outras galáxias ao longo de bilhões de anos, um pequeno número conseguiu escapar intocado pela longa história do cosmos. Essas pepitas vermelhas incólumes representam uma oportunidade de ouro para estudar como as galáxias, e o buraco negro supermassivo em seus centros, agir ao longo de bilhões de anos de isolamento.

Pela primeira vez, Chandra tem sido usado para estudar o gás quente em duas dessas pepitas vermelhas isoladas, MRK 1216, e PGC 032673. Eles estão localizados a apenas 295 milhões e 344 milhões de anos-luz da Terra, respectivamente, em vez de bilhões de anos-luz para as primeiras pepitas vermelhas conhecidas. Este gás quente que emite raios-X contém a marca da atividade gerada pelos buracos negros supermassivos em cada uma das duas galáxias.

"Essas galáxias existem há 13 bilhões de anos sem nunca interagir com outras de seu tipo, "disse Norbert Werner, do Grupo de Pesquisa em Astrofísica e Universo Quente Lendület da Universidade MTA-Eötvös em Budapeste, Hungria, quem conduziu o estudo. "Estamos descobrindo que os buracos negros nessas galáxias assumem o controle e o resultado não é bom para novas estrelas tentando se formar."

Os astrônomos sabem há muito tempo que o material que cai em direção aos buracos negros pode ser redirecionado para fora em altas velocidades devido a intensos campos gravitacionais e magnéticos. Esses jatos de alta velocidade podem conter a formação de estrelas. Isso acontece porque as explosões nas proximidades do buraco negro fornecem uma fonte poderosa de calor, evitando que o gás interestelar quente da galáxia resfrie o suficiente para permitir a formação de um grande número de estrelas.

A temperatura do gás quente é mais alta no centro da galáxia MRK 1216 em comparação com seus arredores, mostrando os efeitos do aquecimento recente pelo buraco negro. Também, emissão de rádio é observada do centro da galáxia, uma assinatura de jatos de buracos negros. Finalmente, a emissão de raios-X da vizinhança do buraco negro é cerca de cem milhões de vezes menor do que um limite teórico de quão rápido um buraco negro pode crescer - chamado de "limite de Eddington" - onde a pressão externa da radiação é equilibrada pela interna tração da gravidade. Este baixo nível de emissão de raios-X é típico de buracos negros que produzem jatos. Todos esses fatores fornecem fortes evidências de que a atividade gerada pelos buracos negros supermassivos centrais nessas galáxias de pepitas vermelhas está suprimindo a formação de novas estrelas.

Os buracos negros e o gás quente podem ter outra conexão. Os autores sugerem que grande parte da massa do buraco negro pode ter se acumulado do gás quente ao redor de ambas as galáxias. Os buracos negros em MRK 1216 e PGC 032873 estão entre os mais massivos conhecidos, com massas estimadas em cerca de cinco bilhões de vezes a do Sol, baseado em observações ópticas das velocidades das estrelas próximas aos centros das galáxias. Além disso, as massas do buraco negro MRK 1216 e possivelmente o do PGC 032873 são estimadas em uma pequena porcentagem das massas combinadas de todas as estrelas nas regiões centrais das galáxias, enquanto na maioria das galáxias, a proporção é cerca de dez vezes menor.

"Pelo visto, deixados por conta própria, buracos negros podem agir um pouco como um valentão, "disse o co-autor Kiran Lakhchaura, também da Universidade MTA-Eötvös.

"Eles não apenas impedem a formação de novas estrelas, "disse o co-autor Massimo Gaspari, um bolsista Einstein da Universidade de Princeton, "eles também podem pegar parte desse material galáctico e usá-lo para se alimentar."

Além disso, o gás quente dentro e ao redor do PGC 032873 é cerca de dez vezes mais fraco do que o gás quente ao redor do MRK 1216. Como ambas as galáxias parecem ter evoluído isoladamente nos últimos 13 bilhões de anos, esta diferença pode ter surgido de explosões mais ferozes do buraco negro de PGC 032873 no passado, que soprou a maior parte do gás quente para longe.

"Os dados do Chandra nos dizem mais sobre o que, jornada solitária através do tempo cósmico tem sido como para essas galáxias pepitas vermelhas, "disse a co-autora Rebecca Canning da Universidade de Stanford." Embora as galáxias não tenham interagido com outras, eles mostraram muita turbulência interna. "

Um artigo que descreve esses resultados na última edição do Avisos mensais da Royal Astronomical Society jornal e está disponível online.