Fortes evidências de que buracos negros supermassivos afetam a química da sua galáxia hospedeira

Buracos negros supermassivos (SMBHs) são impossíveis de ignorar. Eles podem ser bilhões de vezes maiores que o Sol e, quando consomem ativamente estrelas e gás, tornam-se núcleos galácticos ativos luminosos (AGNs). O centro galáctico é um lugar lotado, onde a atividade na pequena e supermassiva galáxia é concentrado.

Novas pesquisas fornecem fortes evidências de que, à medida que realizam suas tarefas, objetos de pequeno e médio porte alteram a química de sua galáxia hospedeira.

Os astrofísicos sabem muito sobre galáxias ultracompactas e seus poderosos efeitos nas galáxias hospedeiras. A maioria das galáxias massivas parece basear-se numa pequena estrela no seu centro. Nada poderia escapar de seu esmagador controle gravitacional. Até a luz é impotente. Buracos negros supermassivos são responsáveis ​​por núcleos galácticos ativos, que emitem energia poderosa em todos os comprimentos de onda. A energia vem do toro giratório de matéria atraída que circunda o buraco SMBH antes de cair no buraco.

Os pesquisadores também sabem que objetos pequenos e médios produzem feedback do buraco negro. O centro das grandes galáxias contém uma grande quantidade de gás quente que é suficientemente denso para arrefecer ao longo de dezenas a centenas de milhões de anos. Isto significa que o gás frio flui em direção ao centro. Este fluxo de resfriamento deve levar a explosões estelares massivas perto do centro galáctico. Mas, em geral, não é isso que os astrofísicos veem.

Em vez disso, o SMBH parece disparar poderosos jatos de material no gás circundante, mantendo-o quente e evitando o fluxo de resfriamento e o resultante ataque de intensa formação estelar. Estas são reações de buraco negro.

Estas são apenas algumas das maneiras pelas quais os buracos negros mudam seu ambiente.

Uma nova pesquisa mostra como objetos pequenos e médios alteram a presença e distribuição de produtos químicos na galáxia hospedeira. Estudar é “Abundâncias moleculares da região perinuclear que circunda o núcleo galáctico ativo em NGC 1068 com base na varredura de linha de imagem de banda de 3 mm com ALMA.Foi publicado no Astrophysical Journal, e os autores principais são Toshiki Saito, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, e Taku Nakajima, da Universidade de Nagoya.

A poeira e o gás obscurecem a nossa visão dos centros das galáxias e são necessários poderes especiais de observação para ver o que está dentro. O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) é um poderoso conjunto de 66 radiotelescópios que trabalham juntos para criar uma incrível potência de observação. Os investigadores usaram o ALMA para mapear a presença de produtos químicos na galáxia espiral barrada NGC1068, mais comumente conhecido como M77, ou Squid Galaxy. Eles também usaram uma nova técnica de aprendizado de máquina e mapearam a distribuição de 23 moléculas separadas.

A equipe de pesquisa se concentrou em duas partes da NGC 1068: o disco perinuclear e o anel estelar.

Um anel starburst (SBR) é uma característica proeminente de algumas galáxias onde as ondas de pressão do núcleo colidem com o gás para causar a formação estelar abundante. Também pode haver outras causas para explosões estelares, incluindo fusões de galáxias ou interações gravitacionais com outras galáxias. NGC 1068 contém um anel estelar, e a galáxia também é conhecida como galáxia estelar.

O disco circunnuclear (CND) é um anel de gás molecular orbitando o SMBH. Os astrofísicos não têm certeza de como essas estruturas se formam ou se são estáveis ​​ou transitórias. Mas pode conter uma grande quantidade de material. O buraco negro da Via Láctea, Sgr A*, contém dezenas de milhares de massas solares. A CND está mais próxima da SMBH do que da SBR.

Os pesquisadores também identificaram duas estruturas complexas proeminentes em NGC 1068, que chamaram de “nó E” e “nó W”, que fazem parte do CND.

Os pesquisadores mapearam produtos químicos em ambas as regiões e encontraram diferentes distribuições de diferentes produtos químicos.

O SMBH da NGC 1068 emite poderosos jatos polares que parecem mudar a química. O monóxido de carbono (CO) é uma molécula comum nas galáxias e jatos ativos parecem decompô-lo. Há menos no CND, que está muito mais próximo do SMBH do que do SBR.

A equipe também encontrou concentrações inesperadas de cianeto de hidrogênio (HCN) no CND, que podem ser resultado de fortes choques que levam a temperaturas mais altas. CND também contém mais H¹³CN, SiO e H¹³uma empresa⁺. Por outro lado, o CND contém menos cianeto (CN) do que os modelos previram, devido à forte radiação. Embora os AGNs poderosos estejam muito mais próximos dos AGNs, a equipe acredita que as forças mecânicas têm um efeito geral mais forte na química, em vez dos raios X dos AGNs.

Os pesquisadores também mediram as abundâncias fracionárias de diferentes produtos químicos, comparando-os ao monsulfeto de carbono (CS). Os astrônomos usam CS porque é um dos melhores traçadores de gás denso.

A pesquisa mostra que as abundâncias químicas variam em diferentes partes da galáxia. Mesmo o nó E e o nó W mostram abundâncias diferentes.

Os autores dizem que este trabalho é o primeiro levantamento de linha molecular com uma resolução alta o suficiente para ver a estrutura interna do CND no núcleo do hospedeiro AGN de ​​uma galáxia próxima. NGC 1068 é um objeto frequente de estudo astronômico devido à sua proximidade e brilho, mas esta é a primeira vez que alguém detecta monóxido de silício (SiO) lá.

SiO é importante na astronomia porque é um rastreador de impacto. O silício é encontrado em grãos de poeira e, quando os grãos são atingidos, eles se combinam com o oxigênio para formar SiO. As ondas de choque nas galáxias comprimem, aquecem e aceleram o gás, levando a mudanças radicais na química. Os choques são responsáveis ​​pelo colapso de nuvens de gás em núcleos pré-estelares, que eventualmente se tornam estrelas.

Objetos pequenos e médios e centros galácticos inteiros são difíceis de observar. As observações do ALMA representam uma visão detalhada da região, dos seus componentes e dos tipos de produtos químicos mais abundantes. Mas trata-se de mais do que apenas a presença ou ausência de produtos químicos específicos.

Essas áreas não são nada silenciosas. Enormes nuvens de gás, raios X intensos e outras emissões, ondas de choque e a massa esmagadora de buracos negros supermassivos interagem para encorajar e suprimir o nascimento de estrelas.

Esta pesquisa é apenas mais uma janela para toda essa complexidade química e mecânica.