Uma simulação do conteúdo estelar do universo hoje visto ao longo de cem milhões de anos-luz. Os astrônomos usaram esta simulação para investigar como o acréscimo em um buraco negro supermassivo extingue a formação de estrelas da galáxia. Crédito:The IllustrisTNG Project
Astrônomos que estudam como a formação de estrelas evoluiu ao longo do tempo cósmico descobriram que as galáxias quiescentes (galáxias que atualmente não estão fazendo muitas estrelas novas) freqüentemente têm núcleos galácticos ativos. Esses AGN agregam material em discos circunucleares quentes, e a energia resultante é liberada em rajadas de radiação, ou como jatos de partículas movendo-se perto da velocidade da luz. A suspeita é que essas explosões geram vazamentos de gás ao longo de milhares de anos-luz, interromper e dispersar o potencial material de formação de estrelas em um processo denominado extinção. O mecanismo de extinção é, além disso, autolimitante, uma vez que a dispersão, em última análise, suprime o acúmulo de gás no próprio buraco negro. No entanto, existem outros mecanismos propostos para a extinção:as supernovas produzidas durante a formação de estrelas podem ser responsáveis (ou pelo menos um contribuidor importante), assim como os ventos estelares fortes. Verificar essas várias alternativas é, portanto, um objetivo chave da pesquisa galáctica.
Os astrônomos CfA Bryan Terrazas, Rainer Weinberger e Lars Hernquist e seus colegas usaram a simulação hidrodinâmica em grande escala chamada IllustrisTNG para rastrear o desenvolvimento de galáxias e seus buracos negros, em particular para investigar as correlações entre o feedback do buraco negro e a supressão da formação de estrelas. Embora os detalhes da acumulação do buraco negro ainda sejam apenas superficialmente compreendidos, a simulação permite que os cientistas variem muitos parâmetros de entrada da simulação para testar uma variedade de alternativas.
Os astrônomos descobriram que as galáxias no universo local com mais de cerca de dez bilhões de massas de estrelas realmente tenderão a extinguir a produção de estrelas, uma vez que a energia nos ventos da acumulação do buraco negro torna-se maior do que a energia gravitacional do gás, e que isso tende a acontecer quando a massa do buraco negro supermassivo excede cerca de cento e sessenta milhões de massas solares. Este valor parece estar bem delineado:90% das galáxias com buracos negros menores estão ativamente formando estrelas e 90% das galáxias com buracos negros maiores estão quiescentes. A equipe então comparou os resultados das simulações com as observações de noventa e uma galáxias (embora não seja uma amostra completamente representativa de objetos) e encontra, em geral, uma boa concordância; Contudo, as observações mostram uma gama muito maior de comportamento.