03/08/2022 - 8:17
Uma aluna de graduação da Universidade de Massachusetts Amherst (EUA) contribuiu com um trabalho significativo sobre o crescimento de estrelas e buracos negros, fornecendo informações importantes sobre como eles estão ligados. Essas novas informações permitirão ao Telescópio Espacial James Webb (JWST) desvendar com mais eficiência como exatamente as galáxias funcionam.
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Os astrônomos sabem que a evolução das galáxias é alimentada por dois processos: o crescimento de buracos negros supermassivos no centro de cada galáxia e a formação de novas estrelas. Como esses processos estão relacionados permanece um mistério e é uma das questões que o recém-lançado James Webb estará explorando. O trabalho de Meredith Stone, que se formou no programa de astronomia da Universidade de Massachusetts Amherst em maio de 2022, ajudará os cientistas a entender melhor como eles estão ligados.
Busca no infravermelho
“Sabemos que as galáxias crescem, colidem e mudam ao longo de suas vidas”, disse Stone, que completou essa pesquisa sob a orientação de Alexandra Pope, professora de astronomia da Universidade de Massachusetts Amherst e autora sênior de um artigo recentemente publicado na revista The Astrophysical Journal. “E sabemos que o crescimento de buracos negros e a formação de estrelas desempenham papéis cruciais. Achamos que os dois [processos] estão ligados e que regulam um ao outro, mas até agora tem sido muito difícil ver exatamente como.”
Parte da razão pela qual tem sido difícil estudar a interação entre buracos negros e estrelas é que não podemos realmente ver essas interações porque elas ocorrem atrás de enormes nuvens de poeira galáctica. “Para galáxias que estão formando estrelas ativamente, mais de 90% da luz visível pode ser absorvida pela poeira”, afirmou Pope, “e essa poeira absorve a luz visível”.
No entanto, há uma solução alternativa: quando a poeira absorve a luz visível, ela se aquece e, embora o olho humano não consiga ver o calor, os telescópios infravermelhos podem. “Usamos o Telescópio Espacial Spitzer”, disse Stone, que iniciará seus estudos de pós-graduação em astronomia na Universidade do Arizona (EUA) no segundo semestre de 2022, “coletado durante a campanha Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS), para observar o faixa de comprimento de onda infravermelho de algumas das galáxias mais brilhantes que estão relativamente próximas da Terra.” Em particular, Stone e seus coautores estavam procurando por marcadores que são as impressões digitais de buracos negros e estrelas no meio da formação.
Calibragem aprimorada
A dificuldade é que essas impressões digitais são extremamente fracas e quase impossíveis de distinguir do ruído geral do espectro infravermelho. “O que Meredith fez”, afirmou Pope, “foi calibrar as medidas desses marcadores para que sejam mais distintos”.
Uma vez que a equipe teve essas observações mais distintas em mãos, os pesquisadores puderam ver que, de fato, o crescimento de buracos negros e a formação de estrelas estão acontecendo simultaneamente nas mesmas galáxias e parecem estar se influenciando. Stone conseguiu até calcular a proporção que descreve como os dois fenômenos estão ligados.
Isso não apenas é uma conquista científica empolgante por si só: o trabalho de Stone pode ser retomado pelo JWST, com seu acesso sem precedentes à luz do espectro infravermelho médio, e usado para se concentrar muito mais nas questões que permanecem. Embora Stone e seus coautores tenham quantificado como buracos negros e estrelas estão ligados na mesma galáxia, o motivo por que eles estão ligados permanece um mistério.
