Os buracos negros podem expelir mil vezes mais matéria do que capturar. O mecanismo que governa a ejeção e captura é o disco de acreção, uma vasta massa de gás e poeira espiralando em torno do buraco negro em velocidades extremamente altas. O disco está quente e emite luz, bem como outras formas de radiação eletromagnética. Parte da matéria orbital é puxada em direção ao centro e desaparece atrás do horizonte de eventos, o limiar além do qual nem matéria nem luz podem escapar. Outro, muito maior, parte é empurrada ainda mais para fora pela pressão da radiação emitida pelo próprio disco.

Acredita-se que cada galáxia tenha um buraco negro supermassivo em seu centro, mas nem todas as galáxias têm, ou ainda tem, discos de acreção. Aqueles que o fazem são conhecidos como galáxias ativas, por conta de seus núcleos galácticos ativos. O modelo tradicional postula duas fases na matéria que se acumula na região central de uma galáxia ativa:uma saída de gás ionizado de alta velocidade de matéria ejetada pelo núcleo, e moléculas mais lentas que podem fluir para o núcleo.

Um novo modelo que integra as duas fases em um único cenário foi agora apresentado por Daniel May, Pós-doutorado no Instituto de Astronomia da Universidade de São Paulo, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG-USP) no Brasil. "Descobrimos que a fase molecular, que parece ter uma dinâmica completamente diferente da fase ionizada, também faz parte do fluxo de saída. Isso significa que há muito mais matéria sendo soprada para longe do centro, e o núcleo galáctico ativo desempenha um papel muito mais importante na estruturação da galáxia como um todo, “May disse à Agência FAPESP.

Artigo sobre o estudo de May e colaboradores é publicado na revista. Avisos mensais da Royal Astronomical Society . O estudo foi financiado pela FAPESP por meio de bolsa de doutorado e pós-doutorado concedida a maio. João Steiner, Professor Titular do IAG-USP e coautor do artigo, supervisionou o doutorado de maio e pesquisa de pós-doutorado.

May identificou o padrão com base em um estudo de duas galáxias ativas:NGC 1068, que ele investigou em 2017, e NGC 4151, que ele investigou em 2020. NGC significa Novo Catálogo Geral de Nebulosas e Aglomerados de Estrelas, estabelecido no final do século XIX.

"Usando uma metodologia de tratamento de imagem altamente meticulosa, identificamos o mesmo padrão em duas galáxias muito diferentes. A maioria dos astrônomos hoje está interessada em estudar conjuntos de dados muito grandes. Nossa abordagem foi oposta. Investigamos as características individuais desses dois objetos de forma quase artesanal, "May disse.

"Nosso estudo sugere que inicialmente uma nuvem de gás molecular na região central da galáxia entra em colapso e ativa seu núcleo, formando o disco de acreção. Os fótons emitidos pelo disco, que atinge temperaturas da ordem de um milhão de graus, empurre a maior parte do gás para fora, enquanto uma parte menor do gás é absorvida pelo disco e eventualmente mergulha no buraco negro. Conforme a nuvem é sugada para o disco, duas fases distintas tomam forma:uma é ionizada devido à exposição ao disco, e o outro é molecular e obscurecido por sua radiação. Descobrimos que a parte molecular está inteiramente ligada à parte ionizada, que é conhecido como fluxo de saída. Conseguimos relacionar as duas fases do gás, anteriormente considerado desconectado, e ajustar suas morfologias em um único cenário. "

O gás ionizado deriva da fragmentação deste gás molecular, May explicou. À medida que se fragmenta, ele é empurrado para fora em uma bolha quente em expansão que pode ter um raio de até 300 anos-luz. Para efeito de comparação, vale lembrar que esta é quase 70 vezes a distância da Terra até Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar.

"Quando observamos as regiões centrais dessas duas galáxias, vemos esta enorme bolha no perfil, delineado por suas paredes de moléculas, "May disse." Vemos as paredes se fragmentando e o gás ionizado sendo expulso. O disco de acreção aparece como um ponto extremamente brilhante. Todas as informações que chegam até nós correspondem a um pixel, portanto, não temos resolução suficiente para discernir suas possíveis partes. O buraco negro é conhecido apenas por seus efeitos. "

No Universo antigo havia muito mais gás disponível, então o efeito de um processo como o descrito por ele foi mais intenso, May explicou. O que ele observou em galáxias relativamente próximas, como NGC 1068 e NGC 4151, é uma forma branda do processo que ocorreu em galáxias mais distantes, cujos núcleos ativos no passado remoto são agora detectados como quasares.