A galáxia anã "starburst" Henize 2-10 brilha com estrelas jovens nesta imagem no visível pelo Hubble. A região brilhante no centro, rodeada por nuvens cor-de-rosa e correntes escuras de poeira, indica a localização do enorme buraco negro da galáxia e dos viveiros estelares ativos.
Crédito: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI); Processamento - Alyssa Pagan (STScI)

Os buracos negros são muitas vezes descritos como os monstros do Universo - dilacerando estrelas, consumindo tudo o que se aproxima demasiado, e mantendo a luz em cativeiro. Evidências detalhadas do Telescópio Espacial Hubble da NASA, no entanto, mostram um buraco negro sob uma nova luz: fomentando, em vez de reprimir, a formação estelar. As imagens do Hubble e a espectroscopia da galáxia anã "starbust" Henize 2-10 mostram claramente um fluxo gasoso que se estende do buraco negro a uma região brilhante de nascimento estelar como um cordão umbilical, desencadeando a já densa nuvem a formar enxames de estrelas. Os astrónomos já debateram anteriormente que uma galáxia anã poderia ter um buraco negro análogo aos buracos negros supermassivos em galáxias maiores. Um estudo mais aprofundado das galáxias anãs, que permaneceram pequenas ao longo do tempo cósmico, pode lançar luz sobre a questão de como as primeiras "sementes" de buracos negros supermassivos se formaram e evoluíram ao longo da história do Universo.

Muitas vezes retratados como monstros destrutivos que mantêm a luz cativa, os buracos negros assumem um papel menos maléfico nesta investigação mais recente do Telescópio Espacial Hubble da NASA. Um buraco negro no coração da galáxia anã Henize 2-10 está a criar estrelas em vez de as devorar. O buraco negro está aparentemente a contribuir para a formação de novas estrelas que está a ter lugar na galáxia. A galáxia anã encontra-se a 30 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação do hemisfério sul de Bússola.

Há uma década atrás, esta pequena galáxia desencadeou um debate entre os astrónomos sobre se as galáxias anãs eram o lar de buracos negros proporcionais àqueles supermassivos encontrados nos corações das galáxias maiores. Esta nova descoberta faz com que a pequena Henize 2-10, contendo apenas um-décimo do número de estrelas encontradas na nossa Via Láctea, esteja prestes a desempenhar um grande papel na resolução do mistério de onde vieram os buracos negros supermassivos em primeiro lugar.

"Há dez anos, enquanto estudante e a pensar que ia passar a minha carreira dedicada à formação estelar, olhei para os dados de Henize 2-10 e tudo mudou," disse Amy Reines, que publicou as primeiras evidências de um buraco negro na galáxia em 2011 e é a principal investigadora sobre as novas observações do Hubble, publicadas na edição de 19 de janeiro da revista Nature.

"Desde o início que sabia que algo de invulgar e especial estava a acontecer em Henize 2-10, e agora o Hubble forneceu uma imagem muito clara da ligação entre o buraco negro e uma vizinha região de formação estelar localizada a 230 anos-luz do buraco negro," disse Reines.

Essa ligação é um fluxo de gás que se estende através do espaço como um cordão umbilical até um brilhante berçário estelar. A região já era o lar de um denso casulo de gás quando o fluxo lento aí chegou. A espectroscopia do Hubble mostra que o fluxo se movia a cerca de 1 milhão de quilómetros por hora, batendo contra o gás denso como água de uma mangueira de jardim a bater num montinho de pó e a espalhá-lo para longe. Enxames de estrelas recém-nascidas pontilham o percurso do fluxo, as suas idades calculadas pelo Hubble.

Este é o efeito oposto ao que se vê em galáxias maiores, onde o material que cai em direção ao buraco negro é arrastado pelos campos magnéticos circundantes, formando jatos escaldantes de plasma e movendo-se a uma velocidade próxima da da luz. As nuvens de gás apanhadas no percurso dos jatos seriam aquecidas muito além da sua capacidade de arrefecer novamente e de formar estrelas. Mas com o buraco negro menos massivo em Henize 2-10, e o seu fluxo mais gentil, o gás foi comprimido apenas o suficiente para precipitar a formação de novas estrelas.

"A apenas 30 milhões de anos-luz de distância, Henize 2-10 está suficientemente perto para o Hubble ser capaz de captar muito claramente tanto imagens como evidências espectroscópicas de um fluxo de um buraco negro. A surpresa adicional foi que, em vez de suprimir a formação de estrelas, o fluxo estava a desencadear o nascimento de novas estrelas," disse Zachary Schutte, aluno de Reines e autor principal do novo estudo.

Desde a sua primeira descoberta de emissões distintas de rádio e raios-X em Henize 2-10, Reines pensou que provavelmente vinham de um enorme buraco negro, mas não tão supermassivo como aqueles observados em galáxias maiores. Outros astrónomos, contudo, pensaram que a radiação mais provavelmente estava a ser emitida por um remanescente de supernova, o que seria uma ocorrência familiar numa galáxia que está a formar estrelas massivas rapidamente e onde cujas estrelas massivas também explodem rapidamente.

"A incrível resolução do Hubble mostra claramente um padrão semelhante a um saca-rolhas nas velocidades do gás, que podemos encaixar no modelo de um fluxo oscilante e em precessão oriundo de um buraco negro. Um remanescente de supernova não teria este padrão e por isso é efetivamente a nossa 'arma fumegante' de que se trata de um buraco negro," disse Reines.

Reines espera que ainda mais investigações sejam, no futuro, direcionadas para os buracos negros em galáxias anãs, com o objetivo de os utilizar como pistas para o mistério de como os buracos negros supermassivos foram formados no Universo jovem. É um puzzle persistente para os astrónomos. A relação entre a massa da galáxia e o seu buraco negro pode fornecer pistas. O buraco negro em Henize 2-10 tem cerca de 1 milhão de massas solares. Em galáxias maiores, os buracos negros podem ter mais de mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Quanto mais massiva for a galáxia hospedeira, mais massivo será o buraco negro central.

As teorias atuais sobre a origem dos buracos negros supermassivos dividem-se em três categorias: 1) formaram-se como os buracos negros de massa estelar mais pequenos, a partir da implosão de estrelas, e de alguma forma reuniram material suficiente para se tornarem supermassivos, 2) condições especiais no Universo inicial permitiram a formação de estrelas supermassivas, que colapsaram para formar "sementes" de buracos negros supermassivos, ou 3) as sementes de futuros buracos negros supermassivos nasceram em densos enxames de estrelas, onde a massa global do enxame teria sido suficiente para, de alguma forma, os formar a partir do colapso gravitacional.

Até agora, nenhuma destas teorias vai à frente da corrida. As galáxias anãs como Henize 2-10 fornecem potenciais pistas promissoras, porque permaneceram pequenas ao longo do tempo cósmico, em vez de crescerem fundindo-se com galáxias maiores como a Via Láctea. Os astrónomos pensam que os buracos negros em galáxias anãs podem servir como um análogo para os buracos negros no Universo primitivo, quando estavam apenas a começar a formar-se e a crescer.

"A era dos primeiros buracos negros não é algo que tenhamos conseguido ver, por isso tornou-se realmente a grande questão: de onde é que vieram? As galáxias anãs podem reter alguma 'memória' do cenário de 'semeadura' dos buracos negros que de outra forma se perdeu no tempo e no espaço," disse Reines.

Uma ampliação da região central da galáxia anã Henize 2-10 traça um fluxo, ou ponte de gás quente com 230 anos-luz de comprimento, ligando o enorme buraco negro da galáxia a uma região de formação estelar. Dados do Hubble sobre a velocidade do fluxo do buraco negro, bem como a idade das estrelas jovens, indicam uma relação causal entre as duas. Há alguns milhões de anos atrás, o fluxo de gás quente que saía do buraco negro bateu na nuvem densa de um berçário estelar e espalhou-se, como a água de uma mangueira que bate num montinho de terra. Agora enxames de jovens estrelas estão alinhados perpendicularmente ao fluxo, revelando o percurso da sua propagação.
Crédito: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI); Processamento - Alyssa Pagan (STScI)

// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (PDF)
// Artigo científico de 2011 (Nature)
// Artigo científico de 2011 (arXiv.org)

Saiba mais

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Henize 2-10:
Wikipedia
Galáxia "starburst" (Wikipedia)

Buraco negro:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
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Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
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Hubblesite
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SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais