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A jovem galáxia GS-10578 vista pelo JWST, que passou fome por causa de seu buraco negro supermassivo. | Fonte: colaboração JADES
Os astrônomos descobriram que a jovem galáxia foi gradualmente deixada de lado por causa de seu buraco negro supermassivo central, efetivamente uma “morte por mil cortes” cósmico.
Telescópio Espacial James Webb (JWST) e Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) estudou esta infeliz galáxia, conhecida como GS-10578 ou pelo seu apelido um pouco mais rápido de “Galáxia de Pablo” em homenagem ao primeiro astrônomo a estudá-la em detalhes. A luz da Galáxia Pablo levou cerca de 11 mil milhões de anos para chegar até nós, o que significa que o JWST e o ALMA permitem aos astrónomos vê-la como era apenas 3 mil milhões de anos depois. O Big Bang. Para uma galáxia tão primitiva, ela é excepcionalmente massiva, contendo a massa de aproximadamente 200 bilhões de sóis.
A maioria das estrelas da Galáxia Pablo parece ter se formado entre 12,5 e 11,5 bilhões de anos atrás. No entanto, esta galáxia parece ter parado de formar estrelas e esgotado o seu fornecimento de gás frio de formação de estrelas, apesar da sua idade relativamente jovem. Como os astrônomos definem a cessação da formação estelar e a quiescência como a “morte” de uma galáxia, isso significa que a Galáxia Pablo “viveu rápido e morreu jovem”.
A equipe por trás deste estudo publicou resultados na Galáxia de Pablo pela primeira vez Setembro de 2024usando o próprio JWST e afirmando que buraco negro supermassivo enormes quantidades de gás são expelidas em seu centro a velocidades de até 3,5 milhões de quilômetros por hora (3,5 milhões de km/h). Isso é rápido o suficiente para que o material de formação estelar escape completamente da influência gravitacional da Galáxia Pablo.
Adicionando o ALMA, um conjunto de 66 radiotelescópios localizados no deserto do Atacama, no norte do Chile, os investigadores observaram a Galáxia Pablo durante mais sete horas à procura de monóxido de carbono, que pudessem usar para localizar o hidrogénio frio, a substância formadora de estrelas. No entanto, esta busca resultou de mãos vazias.
Mas isso por si só era revelador.
“Ficamos surpresos com o quanto você pode aprender sem ver algo” – membro da equipe Jan Scholtz, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido – escreveu no comunicado. “Mesmo durante uma das observações mais profundas deste tipo de galáxia pelo ALMA, essencialmente não sobrou gás frio. Isto indica uma fome lenta, em vez de um único golpe mortal dramático.”
Entretanto, outras 6,5 horas de observações com o JWST revelaram que a Galáxia Pablo está a perder a massa de cerca de 60 sóis em gás por ano. A este ritmo, o combustível galáctico necessário para a formação de estrelas poderá esgotar-se dentro de 16 a 220 milhões de anos. Se isto parece um tempo incrivelmente longo, considere que os cientistas normalmente estimam que leva até mil milhões de anos para que uma galáxia deste tipo esgote o combustível necessário para formar estrelas.
“A galáxia parece um disco calmo e giratório”, disse o colíder da equipe Francesco D’Eugenio, do Instituto Kavli de Cosmologia. “Isto diz-nos que não sofreu uma fusão importante e destrutiva com outra galáxia. No entanto, parou de formar estrelas há 400 milhões de anos, enquanto o buraco negro está novamente activo.
A equipe reconstruiu a história da formação estelar na Galáxia Pablo e descobriu que um buraco negro que empurra gás para fora impede a entrada de gás fresco na galáxia. Isto evita que os “tanques de combustível” necessários para o nascimento das estrelas sejam reabastecidos. Descobriram também que o buraco negro supermassivo nesta jovem galáxia não expele todo o seu gás de uma só vez, mas experimenta ciclos repetidos de expulsão de gás.
“Assim, a atual atividade do buraco negro e a explosão de gás que observamos não causaram o desligamento; em vez disso, episódios repetidos provavelmente impediram o retorno do combustível”, acrescentou D’Eugenio.
As descobertas da equipe podem ajudar a explicar por que o JWST descobre muitas galáxias de aparência antiga no Universo primordial.
“Não é necessário um único cataclismo para parar a formação de estrelas numa galáxia, apenas evitar um influxo de combustível novo. Antes de Webb, isto era inédito,” disse Scholtz. “Sabemos agora que são mais comuns do que pensávamos – e o efeito da fome pode estar a fazer com que as pessoas vivam rapidamente e morram jovens.”
Assim que a eficácia do telescópio ALMA/JWST for estabelecida, os astrónomos esperam que novas observações da Galáxia Pablo possam revelar mais sobre o mecanismo que o buraco negro supermassivo utiliza para matar prematuramente a galáxia de fome.
Os resultados da pesquisa da equipe foram publicados nesta terça-feira (25 de novembro) na revista Astronomia natural.
