É relativamente fácil para as galáxias formarem estrelas. Comece com um monte de bolhas aleatórias de gás e poeira. Normalmente, essas bolhas serão bem quentes. Para transformá-los em estrelas, você precisa esfriá-los. Ao despejar todo o calor na forma de radiação, eles podem comprimir. Despejar mais calor, comprimir mais. Repita por um milhão de anos ou mais.
Eventualmente, pedaços da nuvem de gás encolhem e encolhem, comprimindo-se em pequenos nós. Se as densidades dentro desses nós ficarem altas o suficiente, elas desencadearão a fusão nuclear e voilá: estrelas nascem.
Quando observamos galáxias massivas, vemos enormes quantidades de radiação de raios X explodindo em seus núcleos. Essa radiação naturalmente retira o calor. Essa radiação esfria naturalmente as galáxias, especialmente em seus núcleos. Portanto, o gás no núcleo deve ser comprimido e encolhendo em volume. O material circundante deve notar e cair atrás dele, afunilando-se para dentro do núcleo.
E não apenas um pouquinho: até mil massas solarespor ano deveria estar entrando em colapso nos núcleos das galáxias mais massivas à medida que esfriam, esfriam, esfriam.
Esse enorme resfriamento e compressão deve, por todos os direitos, desencadear grandes quantidades de formação estelar. Afinal, você tem exatamente as condições certas: muitas coisas resfriadas em pequenos bolsos.
Então, nessas galáxias com cargas de raios-X, deveríamos ver toneladas de novas estrelas surgindo.
Nós não.
Isso é um problema.
Algo tem que manter essas galáxias quentes, apesar da grande perda de calor resultante da emissão de raios-X. Algo tem que impedir que o gás seja comprimido até o fim para fabricar estrelas. Algo tem que manter a luz das estrelas baixa.
Como na maioria dos mistérios da astronomia, existem várias idéias, todas com suas próprias forças e fraquezas, e nenhuma delas totalmente satisfatória. A variedade de mecanismos usados para explicar esse enigma inclui feedback da supernova, poderosas ondas de choque sopradas por estrelas maciças, campos magnéticos descontrolados e até mesmo alterar a própria forma da galáxia para impedir um resfriamento adicional.
Talvez as coisas mais fáceis de culpar sejam os buracos negros supermassivos que ficam no centro das galáxias. À medida que o gás esfria e flui para dentro, ele se atrai para o buraco negro. O vórtice maciço de sucção da gravidade alimenta avidamente o gás, levando-o ainda mais para baixo. Mas com todo esse gás comprimido em um volume tão pequeno, ele esquenta tremendamente.
Às vezes, se a mistura de fortes forças magnéticas estiver correta, fluxos de gás podem girar em torno do buraco negro, evitando o esquecimento sob o horizonte de eventos, vento e redemoinho, eventualmente saindo da região na forma de um longo e fino jato.
Este jato carrega muita energia. Energia suficiente para aquecer todo o núcleo da galáxia, impedindo o resfriamento.
Se isso não for bom o suficiente, a radiação extrema emitida pelo gás quente intenso à medida que é empurrada para o esgoto do buraco negro pode explodir em seus arredores, fornecendo calor mais do que suficiente para interromper - e até reverter - os fluxos de gás frio .
Talvez.
Esse cenário é definitivamente atraente, porque é a) realmente comum eb) realmente poderoso. À primeira vista, é um argumento decisivo perfeito, mas a natureza, como sempre, o hábito de se tornar desagradável. O problema é que alimentar buracos negros são sistemas fantasticamente complicados, com todo tipo de processo físico se misturando, o que os torna difíceis de estudar.
E, você não sabia disso, quando tentamos simular esses cenários em um computador, seguindo a física da melhor maneira possível e da melhor maneira de entender, temos muitos problemas para colocar as quantidades certas de energia nos lugares certos. Às vezes, as galáxias continuam esfriando. Às vezes eles explodem. Às vezes, eles oscilam entre o aquecimento e o resfriamento muito rapidamente.
Embora ainda não tenhamos uma imagem completa e final, os pesquisadores estão fazendo progressos constantes, embora lentos, no entendimento da relação entre buracos negros gigantes e suas galáxias hospedeiras. Em um artigo recente, os cientistas usaram simulações avançadas de computador para tentar examinar esse quadro completo, incluindo o máximo possível da física detalhada.
Eles descobriram que, quando se trata desses processos fantásticos que caracterizam o incrível poder bruto da natureza, suas sutilezas são importantes. Certamente, a intensa radiação emitida pelo gás infalível e os jatos que escapam da superfície mortal dos buracos negros desempenham um papel na regulação das temperaturas das galáxias. Mas eles geralmente falham, aplicando mal suas energias nos lugares ou momentos errados.
Mas radiação e jatos não são as únicas coisas impulsionadas pelos buracos negros supermassivos centrais. Raios cósmicos, pequenas partículas carregadas viajando perto da velocidade da luz, inundam a vizinhança do turbilhão. Eles ajudam a transportar o calor em um ritmo agradável e constante, mantendo os batimentos cardíacos da galáxia em ritmo regular.
Além disso, há uma boa turbulência à moda antiga, com ondas de choque contínuas e um mau temperamento geral impulsionado pelas crises no centro. Essa turbulência faz um bom trabalho para impedir que o gás ao redor esfrie completamente e exploda na formação de estrelas.
Então é isso, a história completa? Claro que não. As galáxias estão vivendo, respirando criaturas, com enormes motores de gravidade dirigindo seus corações, e entrelaçados fluxos de gás moldados por forças poderosas - e às vezes exóticas -. É um problema difícil de estudar, mas fascinante, pois, ao estabelecer a relação entre galáxias e seus buracos negros, comunicada através dos fluxos e interrupções do gás frio, podemos tentar desvendar a história da própria evolução da galáxia.
Leia mais: “Raios cósmicos ou turbulência podem suprimir fluxos de resfriamento (onde o aquecimento térmico ou a injeção de momento falham)”
