Em uma descoberta surpreendente, astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriram que o jato tipo maçarico de um buraco negro supermassivo no núcleo de uma galáxia enorme parece fazer com que estrelas entrem em erupção ao longo de sua trajetória. As estrelas, chamadas de novas, não são capturadas dentro do jato, mas estão aparentemente em uma vizinhança perigosa próxima.

A pesquisa é publicada no servidor de pré-impressão arXiv .

A descoberta confunde pesquisadores que buscam uma explicação. "Não sabemos o que está acontecendo, mas é uma descoberta muito emocionante", disse o autor principal Alec Lessing, da Universidade de Stanford. "Isso significa que há algo faltando em nossa compreensão de como os jatos de buracos negros interagem com seus arredores."

Uma nova irrompe em um sistema de estrelas duplas onde uma estrela normal, envelhecida e inchada derrama hidrogênio em uma estrela anã branca companheira queimada. Quando a anã acumula uma camada superficial de hidrogênio de uma milha de profundidade, essa camada explode como uma bomba nuclear gigante. A anã branca não é destruída pela erupção da nova, que ejeta sua camada superficial e então volta a sugar combustível de sua companheira, e o ciclo de explosão da nova começa novamente.

O Hubble encontrou o dobro de novas saindo perto do jato do que em qualquer outro lugar na galáxia gigante durante o período de tempo pesquisado. O jato é lançado por um buraco negro central de 6,5 bilhões de massas solares cercado por um disco de matéria em turbilhão.

O buraco negro, intumescido com matéria em queda, lança um jato de plasma de 3000 anos-luz de comprimento, queimando pelo espaço quase na velocidade da luz. Qualquer coisa capturada no feixe energético seria crepitada. Mas estar perto de seu fluxo de saída de bolhas aparentemente também é arriscado, de acordo com as novas descobertas do Hubble.

A descoberta do dobro de novas perto do jato implica que há o dobro de sistemas estelares duplos formadores de novas perto do jato ou que esses sistemas entram em erupção duas vezes mais frequentemente do que sistemas semelhantes em outras partes da galáxia.

"Mas não está claro que seja um empurrão físico. Pode ser o efeito da pressão da luz emanando do jato. Quando você entrega hidrogênio mais rápido, você tem erupções mais rápidas. Algo pode estar dobrando a taxa de transferência de massa para as anãs brancas perto do jato."

Outra ideia que os pesquisadores consideraram é que o jato está aquecendo a estrela companheira da anã, fazendo com que ela transborde ainda mais e despeje mais hidrogênio na anã. No entanto, os pesquisadores calcularam que esse aquecimento não é nem de longe grande o suficiente para ter esse efeito.

"Não somos as primeiras pessoas que disseram que parece haver mais atividade acontecendo ao redor do jato M87", disse o coinvestigador Michael Shara do Museu Americano de História Natural na cidade de Nova York. "Mas o Hubble mostrou essa atividade aumentada com muito mais exemplos e significância estatística do que nunca tivemos antes."

Logo após o lançamento do Hubble em 1990, astrônomos usaram sua primeira geração de Faint Object Camera (FOC) para espiar o centro de M87, onde o buraco negro monstruoso se esconde. Eles notaram que coisas incomuns estavam acontecendo ao redor do buraco negro.

Quase toda vez que o Hubble olhava, os astrônomos viam "eventos transitórios" azulados que poderiam ser evidências de novas estourando como flashes de câmeras de paparazzi próximos. Mas a visão do FOC era tão estreita que os astrônomos do Hubble não conseguiam desviar o olhar do jato para comparar com a região próxima ao jato. Por mais de duas décadas, os resultados permaneceram misteriosamente tentadores.

Evidências convincentes da influência do jato nas estrelas da galáxia hospedeira foram coletadas ao longo de um intervalo de nove meses quando o Hubble observou com câmeras mais novas e de visão mais ampla para contar as novas em erupção. Isso foi um desafio para o cronograma de observação do telescópio porque exigia revisitar M87 precisamente a cada cinco dias para outro instantâneo. A soma de todas as imagens de M87 levou às imagens mais profundas de M87 já tiradas.

O Hubble encontrou 94 novas no terço de M87 que sua câmera pode abranger. "O jato não era a única coisa que estávamos observando — estávamos observando toda a galáxia interna. Depois de plotar todas as novas conhecidas no topo de M87, você não precisava de estatísticas para se convencer de que há um excesso de novas ao longo do jato. Isso não é ciência de foguetes. Fizemos a descoberta simplesmente olhando as imagens. E embora estivéssemos realmente surpresos, nossas análises estatísticas dos dados confirmaram o que vimos claramente", disse Shara.

"Estamos testemunhando um fenômeno intrigante, mas intrigante", comentou Chiara Circosta, pesquisadora da ESA, que estuda o impacto que buracos negros supermassivos em acreção têm nas galáxias que os hospedam no universo distante.

"Fiquei muito surpreso com essa descoberta. Observações tão detalhadas de galáxias próximas são preciosas para expandir nossa compreensão de como os jatos interagem com suas galáxias hospedeiras e potencialmente afetam a formação de estrelas."

Essa conquista se deve inteiramente às capacidades únicas do Hubble. Imagens de telescópios terrestres não têm a clareza necessária para ver novas bem no fundo de M87. Elas não conseguem resolver estrelas ou erupções estelares perto do núcleo da galáxia porque os arredores do buraco negro são muito brilhantes. Somente o Hubble consegue detectar novas contra o fundo brilhante de M87.

Novas são notavelmente comuns no universo. Uma nova irrompe em algum lugar em M87 todos os dias. Mas como há pelo menos 100 bilhões de galáxias em todo o universo visível, cerca de um milhão de novas irrompem a cada segundo em algum lugar lá fora.