Uma nova pesquisa explora como as colisões de estrelas com buracos negros massivos nos centros das galáxias podem alterar esses ambientes.

Simulações conduzidas por pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, descobriram que tais colisões podem ter um impacto significativo no gás quente e no material empoeirado que circunda os buracos negros supermassivos, alterando as condições nas regiões onde nascem novas estrelas. Os resultados das simulações da equipe de pesquisa serão publicados no The Astrophysics Journal.

“Estamos particularmente interessados ​​no que acontece ao gás quando uma estrela interage com um buraco negro supermassivo”, disse Ryan Pfeifle, Ph.D. candidato na UC Santa Cruz e primeiro autor do artigo. “Se gás suficiente puder ser colocado em uma trajetória específica, ele poderá cair diretamente no buraco negro, levando a um rápido crescimento e à formação de ‘núcleos galácticos ativos’, onde grandes quantidades de radiação e jatos de plasma são ejetados dos arredores de o buraco negro. Compreender os detalhes deste processo é um dos principais objetivos deste trabalho.”

Buracos negros supermassivos estão presentes nos centros de quase todas as galáxias, e aqueles que acumulam ativamente gás dos seus arredores são conhecidos como núcleos galácticos ativos, entre os objetos mais brilhantes e energéticos do universo. Uma forma de fazer crescer estes buracos negros é através de colisões com estrelas, que podem ser atraídas pela imensa força gravitacional e distendidas pelas forças das marés.

As simulações dos investigadores revelam os caminhos detalhados pelos quais o gás nos centros das galáxias perde energia, arrefece e cai em direção ao buraco negro. Este gás pode originar-se de estrelas que o buraco negro interrompeu ou da própria galáxia. As simulações mostram que o material forma fluxos que fluem ao longo de caminhos específicos, chamados “cones de perda”, que conduzem diretamente ao buraco negro.

“O gás que tem energia suficiente para ultrapassar esta barreira energética potencial pode acabar em órbitas que se tornam cada vez mais excêntricas – semelhantes às dos cometas em torno do Sol”, disse o co-autor Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz. “Essas órbitas altamente elípticas aproximam o gás o suficiente do buraco negro para cair nele.”

As simulações também mostram que o fluxo de gás em direção ao buraco negro pode tornar-se turbulento, como um rio com muitos redemoinhos e perturbações, o que pode aquecer o gás e reduzir a quantidade de material disponível para acumulação no buraco negro. Este feedback pode regular o crescimento de buracos negros e a luminosidade dos núcleos galácticos ativos.

Os investigadores planeiam realizar simulações adicionais para explorar como as propriedades dos buracos negros supermassivos e dos seus arredores afetam a eficiência da acreção e a dinâmica dos fluxos de gás. Este trabalho poderá ajudar os astrónomos a compreender porque é que algumas galáxias têm buracos negros centrais mais activos do que outras e porque é que o crescimento dos buracos negros está ligado à evolução das galáxias.