As explosões de supernovas e os jatos de um monstruoso buraco negro estão espalhando o gás de uma estrela da galáxia, levando a uma dramática transformação de jovens galácticos em espiral em elípticos idosos, de acordo com um novo estudo de uma galáxia recém-fundida. O gás frio, o combustível do qual as novas estrelas se formam, é essencial para a juventude e o vigor de uma galáxia. Mas as explosões de supernovas podem iniciar o declínio na formação de estrelas e, em seguida, as ondas de choque do buraco negro supermassivo terminam o trabalho, transformando galáxias em espiral em elípticas "vermelhas e mortas".
Os astrônomos pensam que identificaram uma galáxia recém-fundida, a NGC 3801, onde essa perda de gás acaba de começar. Usando observações ultravioletas do Galaxy Evolution Explorer da NASA (GALEX) e uma série de outros instrumentos, as novas descobertas preenchem uma lacuna importante no entendimento atual da evolução galáctica.
"Pegamos uma galáxia no ato de destruir seu combustível gasoso para novas estrelas e marchar para se tornar um tipo de galáxia vermelha e morta", disse Ananda Hota, principal autora de um novo artigo nos avisos mensais da Royal Astronomical Sociedade. "Encontramos uma peça que faltava crucial para conectar e resolver o quebra-cabeça dessa fase da evolução da galáxia."
Há muito se sabe que galáxias espirais ricas em gás, como a nossa Via Láctea, se juntam para criar galáxias elípticas como a observada no estudo. Essas galáxias grandes e redondas têm muito pouca formação estelar.
Os buracos negros supermassivos que residem no centro das galáxias podem incendiar-se quando consumidos por gás durante fusões galácticas. Enquanto um buraco negro gigante se alimenta, jatos colossais de matéria saem dele, dando origem ao que é conhecido como núcleo galáctico ativo. Segundo a teoria, as ondas de choque desses jatos aquecem e dispersam os reservatórios de gás frio nas galáxias elípticas, impedindo assim a formação de novas estrelas.
NGC 3801 mostra sinais de tal processo. Essa galáxia é única, pois é evidente a evidência de uma fusão passada, e as ondas de choque dos jatos do buraco negro central começaram a se espalhar muito recentemente. Os pesquisadores usaram o Galaxy Evolution Explorer para determinar a idade das estrelas da galáxia e decifrar sua história evolutiva. As observações ultravioletas mostram que a formação de estrelas do NGC 3801 diminuiu nos últimos 100 a 500 milhões de anos, demonstrando que a galáxia realmente começou a deixar para trás seus anos de juventude. A falta de muitas grandes estrelas azuis novas faz com que o NGC 3801 pareça amarelado e avermelhado na luz visível e, portanto, na meia-idade.
O que está fazendo com que a galáxia envelheça e faça menos estrelas? As estrelas azuis de vida curta que se formaram logo após a fusão com outra galáxia já explodiram como supernovas. Dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA revelaram que essas explosões estelares provocaram um rápido fluxo de gás aquecido das regiões centrais do NGC 3801. Essa vazão começou a banir as reservas de gás frio e, assim, reduziu a produção global de estrelas do NGC 3801.
Alguma formação estelar ainda está acontecendo no NGC 3801, como mostrado nos comprimentos de onda ultravioleta observados pelo Galaxy Evolution Explorer e nos comprimentos de onda infravermelhos detectados pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Mas essa última centelha de juventude será extinta em breve por colossais ondas de choque dos jatos do buraco negro, vistas à luz de raios-X pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Essas ondas de explosão estão saindo do centro galáctico a uma velocidade de quase dois milhões de milhas por hora (quase 900 quilômetros por segundo). As ondas atingirão as porções externas do NGC 3801 em cerca de 10 milhões de anos, dispersando qualquer gás hidrogênio restante restante e tornando a galáxia verdadeiramente vermelha e morta.
Os astrônomos pensam que a transição capturada desde o início no caso do NGC 3801 - da fusão de galáxias ricas em gás ao surgimento de um elíptico de aparência antiga - acontece muito rapidamente em escalas de tempo cósmicas.
“A extinção da formação de estrelas pelo feedback do núcleo galáctico ativo provavelmente ocorre em apenas um bilhão de anos. Isso não é muito longo comparado aos 10 bilhões de anos de uma grande galáxia típica ", disse Hota. "O evento explosivo da onda de choque causado pelo buraco negro central é tão poderoso que pode mudar drasticamente o curso futuro da evolução de uma galáxia inteira".
Observações adicionais para o estudo em luz óptica vêm do Sloan Digital Sky Survey e no rádio usando o Very Large Array no Novo México.
Hota é astrônomo em Pune, Índia, conduziu o estudo como pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica em Taipei, Taiwan.
