Nova investigação revela de que forma as galáxias evitam a morte prematura

Caso as galáxias não controlassem o seu crescimento, o Universo teria envelhecido muito mais depressa do que envelheceu e tudo o que veríamos hoje seriam enormes galáxias "zombies" repletas de estrelas mortas e moribundas.

De acordo com um novo estudo, que investiga um dos grandes mistérios do Universo - porque é que as galáxias não são tão grandes como os astrónomos esperariam?

Alguma coisa parece estar a sufocar o enorme potencial das galáxias, limitando a quantidade de gás que absorvem para se converterem em estrelas, o que significa que, em vez de crescerem sem parar, algo no seu interior resiste ao que se pensava ser a inevitável atração da gravidade.

Agora, os astrofísicos da Universidade de Kent pensam que podem ter descoberto o segredo. Sugerem que as galáxias podem, de facto, controlar o ritmo a que crescem através da forma como "respiram".

Os buracos negros e as galáxias

Na sua analogia, os investigadores compararam o buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia ao seu coração, e os dois jactos supersónicos bipolares de gás e radiação que emitem às vias respiratórias que alimentam um par de pulmões.

Os impulsos do buraco negro - ou "coração" - podem levar a que as frentes de choque do jato oscilem para trás e para a frente ao longo dos dois eixos do jato, tal como o diafragma torácico do corpo humano se move para cima e para baixo dentro da cavidade torácica para insuflar e desinsuflar os dois pulmões.

Isto pode fazer com que a energia do jato seja amplamente transmitida para o meio circundante, tal como expiramos o ar quente, resultando num abrandamento da criação e crescimento do gás da galáxia.

O estudante de doutoramento Carl Richards chegou a esta teoria depois de criar novas simulações, nunca antes experimentadas, para investigar o papel que os jatos supersónicos podem desempenhar na inibição do crescimento das galáxias.

Estas simulações implicavam que o "coração" do buraco negro pulsasse e que os jatos estivessem a alta pressão - tal como uma forma de hipertensão, se alargarmos a comparação ao corpo humano. Isto fez com que os jatos "atuassem como foles", disse, emitindo ondas sonoras "como ondulações na superfície de um lago".

Ao fazê-lo, transmitiram ondas sonoras para a galáxia circundante, sob a forma de uma série de ondulações de pressão, que suprimiram o crescimento da galáxia.

Existem algumas provas de ondulações em meios extra-galácticos, tais como as observadas no aglomerado de galáxias Perseus, nas proximidades, associadas a enormes bolhas de gás quente, que se pensa serem exemplos de ondas sonoras. Já se pensava que estas ondulações eram responsáveis pela manutenção do ambiente que rodeia uma galáxia, embora faltasse um mecanismo para as gerar.

As simulações cosmológicas não explicam tudo

As simulações cosmológicas convencionais são, por conseguinte, incapazes de explicar o fluxo de gás para o interior das galáxias, o que constitui um dos grandes mistérios do Universo, pelo que dependem do buraco negro altamente ativo no coração de uma galáxia para oferecer alguma resistência.

Os investigadores concluíram que o tempo de vida de uma galáxia pode ser prolongado com a ajuda do seu "coração e pulmões", onde o motor do buraco negro supermassivo no seu núcleo ajuda a inibir o crescimento, limitando a quantidade de gás que colapsa em estrelas desde uma fase inicial.

Isto ajudou a criar as galáxias que vemos atualmente. Sem este mecanismo, as galáxias já teriam esgotado o seu combustível e extinguir-se-iam, como acontece com algumas sob a forma de galáxias "vermelhas e mortas".

Referência da notícia:
Richards C., Smith M. Simulations of pulsed overpressure jets: formation of bellows and ripples in galactic environments. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024).