Galáxias como a nossa Via Láctea são fábricas que usam a gravidade para formar novas estrelas a partir do gás hidrogênio molecular.

"A Via Láctea está transformando gás em estrelas com cerca de uma média da massa do Sol a cada ano, "disse Gregory Rudnick, professor de física e astronomia na Universidade de Kansas. "A galáxia está cheia de gás, e estamos constantemente recebendo novos gases de fora da galáxia. Este gás cai na galáxia sob a força da gravidade, se transforma em estrelas - e parte do gás é expulso da galáxia. "

Mas algumas galáxias pararam este processo de formação de estrelas, e os astrônomos têm dificuldade em explicar por quê.

"Vemos muitas galáxias que não formam estrelas, "Rudnick disse." Por alguma razão, eles não têm muito gás, então não podem fazer novas estrelas. A grande questão é por que. Por que algumas galáxias se desligam? Quando eles desligam, eles ficam com as estrelas que já têm, mas eles não fazem novos. "

Uma chave para resolver este quebra-cabeça pode ser uma estranha nova classe de galáxias a cerca de 6 bilhões de anos-luz da Terra que estão no processo de expulsar violentamente seu próprio gás. Agora, Rudnick se juntou a cientistas de todos os Estados Unidos sob uma nova bolsa da National Science Foundation para estudar essas galáxias como um meio de descobrir por que algumas galáxias não têm mais o gás necessário para formar novas estrelas.

Parte do processo consiste em questionar as idéias convencionais recentes sobre a cessação da formação de estrelas.

"Uma das maneiras que as pessoas descobriram para interromper a formação de estrelas em uma galáxia é remover o gás de forma explosiva através de um núcleo galáctico ativo, "Rudnick disse." Cada galáxia, incluindo o nosso, tem um buraco negro supermassivo em seu centro. Conforme o gás cai no buraco negro, logo antes de atingir o buraco negro, fica superaquecido, e a energia que ele emite pode realmente explodir o resto do gás da galáxia. As pessoas gostam dessa ideia porque é um mecanismo energético o suficiente para fazer o trabalho de expulsar todo o gás da galáxia. "

Contudo, em 2007, uma equipe de astrônomos descobriu um conjunto de galáxias "auto-extinguíveis" que interromperam a formação de estrelas por algum outro mecanismo. Rudnick posteriormente se juntou a esta equipe, o que levou a uma investigação plurianual desses objetos.

"Nossa pesquisa descobriu esse tipo de galáxia que tem gás sendo expelido a milhares de quilômetros por segundo - isso é mais de 3, 500 vezes mais rápido do que um avião a jato, mas não há absolutamente nenhuma evidência de qualquer tipo de gás caindo em um buraco negro, "disse o pesquisador KU." Então, há uma questão de saber se esse processo de buraco negro é necessário ou não ou se existem outras maneiras de fazê-lo. Você se dá conta, 'Espere um minuto, o universo não é tão simples. ' Isso pode nos dizer coisas realmente novas e interessantes sobre como as galáxias evoluem. "

Com melhores imagens das galáxias do Telescópio Espacial Hubble, Rudnick e seus colaboradores perceberam que o gás poderia ser expelido das galáxias puramente pela luz concentrada das estrelas nas galáxias, sem necessidade de qualquer energia extra do gás caindo no buraco negro.

"Usando o HST, esses pontos difusos que vimos antes em nossos telescópios no solo agora mostravam essas características que pareciam uma colisão de galáxias - eles tinham muitos fluxos de estrelas ao redor. Mais surpreendentemente, eles eram incrivelmente compactos, "Rudnick disse." A Via Láctea tem todas as suas estrelas e gás espalhados por mais de 100, 000 anos-luz, o que significa que leva luz 100, 000 anos para ir de um lado para o outro. Essas galáxias, que são tão massivas quanto a Via Láctea, parece que eles tiveram a maior parte de sua massa comprimida em algo como 1, 000 anos-luz. Então, eles são enormes, mas também estão superconcentrados. A ideia que começamos a desenvolver é que talvez essas galáxias sejam tão compactas que toda a luz estelar de todas as estrelas dessas galáxias comprimidas neste pequeno espaço é intensa o suficiente por si só para expulsar o gás das galáxias. "

Rudnick disse que a ideia é que as estrelas emitem partículas de luz que se chocam com as partículas de gás e "dão-lhes um pequeno empurrão. A soma de muitos desses pequenos impulsos é suficiente para empurrar todo o gás para fora da galáxia a velocidades incríveis".

"Quando você condensa uma Via Láctea inteira em um pequeno ponto por causa de uma fusão de galáxias, pode fazer com que centenas de bilhões de estrelas fiquem em um lugar muito compacto, "disse ele." Quando isso acontecer, você pode colocar luz suficiente em um espaço pequeno o suficiente, e isso pode ser o suficiente para empurrar todo o gás para fora de uma galáxia, sem a necessidade de energia extra de gás caindo em um buraco negro supermassivo. "

O trabalho de concessão da NSF permitirá uma observação e estudo adicionais desta classe de galáxias auto-extinguíveis. Rudnick disse que ele e seus colegas estudarão as galáxias de todas as maneiras possíveis, usando telescópios como o Observatório de Raios-X CHANDRA da NASA, os Observatórios Keck no Havaí e o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) no Chile.

"Quão comum é que essas galáxias se desliguem dessa maneira?" ele perguntou. "A galáxia é realmente capaz de explodir todo o seu gás completamente ou estamos vendo muito rápido, pequeno riacho? É como se você tivesse uma chaleira no fogão, está quente e um jato de gás está saindo da chaleira. Você sabe que este gás está disparando, e gostaríamos de saber se há vazamento de gás suficiente para esvaziar completamente a chaleira. "

Rudnick acaba de ser coautor de um artigo publicado em Astrophysical Journal que usou o telescópio ALMA para olhar dentro de uma galáxia auto-extinguível "o mais denso, o gás mais frio - aquilo que realmente forma as estrelas. "Nesse papel, eles perguntaram, "Que evidência temos de que o gás tenha explodido?"

O pesquisador KU e seus co-autores descobriram que a galáxia é o compacto remanescente de uma violenta fusão entre duas galáxias. Este "remanescente da fusão" também hospeda enormes ventos de gás molecular denso, mas sem qualquer vestígio de um núcleo galáctico ativo. Eles queriam determinar a rapidez com que o gás denso era o gás sendo expulso da galáxia.

"O ALMA usa luz com comprimento de onda muito maior do que a luz visível - com comprimento de onda de um décimo de milímetro, "Rudnick disse." Acontece que as moléculas de monóxido de carbono neste gás emitem luz que você pode ver com um telescópio da Terra. A maior parte do gás é na verdade hidrogênio, mas o hidrogênio é difícil de ver da Terra, então escolhemos um gás traço. É muito parecido com o gás natural, você não pode sentir o cheiro, então eles colocaram algo nele para fazer com que cheirasse a ovos podres. O monóxido de carbono funciona assim, no sentido de que nos diz onde está o hidrogênio molecular difícil de ver. Usamos o ALMA para detectar monóxido de carbono e para detectar a quantidade total de gás molecular. Encontramos este gás, que compõe muito do que a galáxia possui, está se movendo do centro da galáxia em 1, 000 quilômetros por segundo. É realmente a coisa que forma estrelas que está sendo destruída. "