Buracos negros supermassivos freiam nascimentos de estrelas, diz estudo

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Astrônomos descobriram que buracos negros com massas equivalentes a milhões de sóis freiam o nascimento de novas estrelas. Usando aprendizado de máquina e três simulações de última geração para apoiar os resultados da pesquisa, cientistas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, encerraram um longo debate de 20 anos sobre a formação de estrelas.

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Esse assunto tem sido um ponto focal da pesquisa em astronomia. Décadas de observações bem-sucedidas e modelagem teórica resultaram em nossa boa compreensão de como o gás colapsa para formar novas estrelas dentro e além da nossa Via Láctea.

No entanto, graças a programas de observação de todo o céu, como o Sloan Digital Sky Survey (SDSS), os astrônomos perceberam que nem todas as galáxias no Universo local são ativamente formadoras de estrelas – existe uma população abundante de objetos “quiescentes” que formam estrelas em significativamente baixas taxas.

A questão do que impede a formação de estrelas nas galáxias continua sendo a maior incógnita em nossa compreensão da evolução das galáxias, assunto debatido nos últimos 20 anos. Joanna Piotrowska e sua equipe do Instituto Kavli de Cosmologia de Cambridge montaram um experimento para descobrir o que poderia ser o responsável.

Aprendizado de máquina ajuda a identificar galáxias formadoras de estrelas

Usando três simulações cosmológicas de última geração – EAGLE, Illustris e IllustrisTNG – os astrônomos investigaram o que esperaríamos ver no Universo real observado pelo SDSS, quando diferentes processos físicos estavam interrompendo a formação de estrelas em galáxias massivas.

Ao aplicar um algoritmo de aprendizado de máquina, eles puderam classificar as galáxias em formadoras de estrelas e quiescentes, perguntando qual dos três parâmetros – a massa dos buracos negros supermassivos encontrados no centro das galáxias (esses objetos monstruosos têm tipicamente milhões ou mesmo bilhões de vezes a massa do nosso Sol), a massa total de estrelas na galáxia, ou a massa do halo de matéria escura ao redor das galáxias – melhor prediz como as galáxias se desenvolvem.

Esses parâmetros permitiram à equipe descobrir qual processo físico – injeção de energia por buracos negros supermassivos, explosões de supernovas ou aquecimento por choque de gás em halos maciços – é responsável por forçar as galáxias à “semi-aposentadoria”.

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As novas simulações preveem a massa do buraco negro supermassivo como o fator mais importante para frear a formação de estrelas. Fundamentalmente, os resultados da simulação correspondem às observações do Universo local, acrescentando peso às descobertas dos pesquisadores. Os resultados foram publicados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Joanna Piotrowska, pesquisadora responsável pela descoberta que pode encerrar mais de 20 anos de debate. Imagem: Sociedade Astronômica Real

“É realmente emocionante ver como as simulações preveem exatamente o que vemos no universo real”, disse Piotrowska. “Buracos negros supermassivos – objetos com massas equivalentes a milhões ou mesmo bilhões de sóis – realmente têm um grande efeito em seus arredores. Esses objetos monstruosos forçam suas galáxias hospedeiras a uma espécie de semi-aposentadoria da formação estelar”.

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