Os astrônomos podem finalmente ter a prova de um caso frio cósmico: por que as maiores galáxias do universo estão a perder tantas estrelas. Novos dados da Missão de Imagiologia e Espectroscopia de Raios-X (XRISM) sugerem que os buracos negros supermassivos são os culpados, soprando o gás necessário para formar estrelas.

Os modelos atuais preveem que as galáxias mais massivas deveriam estar repletas de massa estelar, mas as observações mostram uma lacuna significativa. A doutoranda da Universidade de Michigan, Xin "Cindy" Xiang, usou dados do XRISM para investigar uma explicação principal e encontrou evidências que apontam diretamente para os buracos negros.

A maioria das pessoas conhece os buracos negros como objetos cuja gravidade é tão forte que nem a luz escapa. No entanto, os buracos negros também podem criar regiões extremamente brilhantes ao seu redor. À medida que o gás e a poeira espiralam para dentro, formam um disco de acreção que emite enormes quantidades de energia, incluindo poderosos raios-X.

Os discos de acreção estão entre os ambientes mais energéticos do universo. O material que cai em direção ao buraco negro é aquecido pela gravidade e pelo atrito até se tornar um plasma intensamente quente. Ao mesmo tempo, o disco pode lançar poderosos fluxos de matéria.

Estes ventos podem ser suficientemente fortes para varrer o gás para fora de uma galáxia. Como o gás é a matéria-prima necessária para formar novas estrelas, tais fluxos podem reduzir significativamente a formação estelar futura.

Os dados do XRISM suportam essa possibilidade. A missão é liderada pela Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial em parceria com a NASA e a Agência Espacial Europeia.

"Anteriormente, sem o XRISM, só conseguíamos ver características amplas dos fluxos", disse Xiang. "Mas é preciso ser capaz de resolver características finas para responder a perguntas importantes. Qual é a sua estrutura e geometria? Como são lançados os ventos e quando são lançados?"

Lançado em 2023, o XRISM começou as observações científicas no outono de 2024. A sua resolução energética é cerca de 10 vezes melhor que a do seu predecessor, permitindo aos astrónomos examinar ambientes de buracos negros com muito mais detalhe.

Xiang e os seus colaboradores concentraram-se na NGC 4151, uma galáxia brilhante localizada a pouco mais de 50 milhões de anos-luz da Terra. No seu centro encontra-se um núcleo galáctico ativo (AGN), onde um buraco negro supermassivo está ativamente a consumir material e a gerar um disco de acreção luminoso. Isto torna a NGC 4151 um laboratório ideal para estudar fluxos impulsionados por buracos negros.

"Com o XRISM, temos a maior resolução a observar o AGN mais brilhante e estamos a obter a informação mais rica sobre fluxos que observámos até agora para um disco de acreção", disse Xiang.

Trabalhando em conjunto com o professor de astronomia da Universidade de Michigan, Jon Miller, Xiang mostrou anteriormente que os ventos do disco de acreção da NGC 4151 podem atingir velocidades suficientemente altas para ejetar material do sistema. Ela também identificou o provável mecanismo que impulsiona estes fluxos - a condução magnetocentrífuga, semelhante ao que desencadeia as erupções solares.

Na 248.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Pasadena, Califórnia, Xiang apresentou um novo método para determinar quando os poderosos ventos da NGC 4151 estão ativos. A abordagem pode ajudar os investigadores a identificar fluxos semelhantes noutras galáxias e melhorar a compreensão dos AGN em todo o universo.

Como os ventos dos AGN podem mudar dramaticamente ao longo do tempo, Xiang precisava de uma forma de identificar quando ocorriam os fluxos mais rápidos e fortes. Para isso, analisou centenas de dias de observações do XRISM da NGC 4151.

O seu trabalho focou-se nos períodos em que a emissão de raios-X da galáxia brilhava em erupções e em como o sinal de raios-X evoluía nas horas seguintes.

Além de medir o brilho, Xiang estudou se os raios-X detetados eram relativamente duros ou suaves, uma propriedade comparável à cor na luz visível. Ela combinou estas medições numa nova métrica chamada índice de intensidade de cor. Miller sugeriu encurtar o nome para "cindicity".

"Em parte porque o meu nome é Cindy", disse Xiang. "Mas a ideia é que, no futuro, possas dizer-me a cindicity da tua fonte neste"