Esta imagem artisticamente modificada da galáxia local Arp 220, captada pelo Telescópio Espacial Hubble, ajuda a ilustrar os resultados do Herschel. O núcleo brilhante da galáxia, paerada com uma impressão artística sobreposta de jatos emanando dela, indica que a atividade do buraco negro central se está intensificando.
À medida que o buraco negro ativo continua a girar mais rápido, o ritmo de formação estelar irá, por sua vez, ser reduzido na galáxia. Astrônomos desejam estudar mais como a formação estelar e a atividade dos buracos negros estão relacionados.
O Observatório Espacial Herschel tem mostrado galáxias com os mais poderosos e ativos buracos negros em seus núcleos produzindo menos estrelas que galáxias com menos buracos negros ativos.
Os dois processos aumentam juntos até um ponto, mas os buracos negros mais energéticos parecem fazer cessar a formação estelar.
Buracos negros supermassivos, pesando tanto quanto milhões de sóis, acredita-se, existem no coração de todas as grandes galáxias. Quando gás cai nesses monstros, a matéria é acelerada e aquecida ao redor do buraco negro, liberando grandes torrentes de energia. Mais antigamente na história do universo, esses buracos negros gigantescos e luminosos, chamados núcleos galácticos ativos, eram geralmente muito mais brilhantes e energéticos. A formação estelar também era mais ativa então.
Estudos de galáxias próximas sugerem que buracos negros ativos podem impedir a formação de estrelas. Os buracos negros centrais acelerados provavelmente aquecem e causam a dispersão dos reservatórios galácticos de gás frio necessário para criar novas estrelas. Esses estudos só forneceram "fotografias" no tempo, no entanto, deixando obscuro o relacionamento geral dos núcleos das galáxias ativas e a formação estelar, especialmente durante a hsitória cósmica da formação de galáxias.
"Para entender como os núcleos das galáxias ativasi afetam a formação estelar ao longo da história do universo, nós investigamos um tempo em que a formação estelar era mais vigorosa, entre 8 e 12 bilhões de anos atrás," disse o coautor James Bock. "nauqela época, galáxias estavam formando estrelas 10 vezes mais rápido que o fazem hoje, em média. Muitas dessas galáxias são incrivelmente luminosas, mais de 1.000 vezes mais brilhantes que nossa Via Láctea."
Para o novo estudo, Page e colegas usaram dados do Herschel que sondaram 65 galáxias a
comprimentos de onda equivalentes à espessura de várias folhas de papel ofício, uma região do espectro luminoso conhecida como infravermelho distante. Esses comprimentos de onda revelam a taxa de formação estelar porque a maior parte da energia liberada por estrelas em desenvolvimento aquece a poeira ao redor, a qual, então, re-irradia a luz estelar em comprimentos de onda infravermelho distante.
Os pesquisadores compararam suas leituras em infravermelho com raios X saindo dos buracos negros ativos centrais nas galáxias da pesquisa, medidos pelo Observatório Chandra de raios X. A intensidades mais baixas, o brilho dos buracos negros e a fromação estelar aumentaram em sincronia. No entanto, a formação estelar diminuiu em galáxias com os buracos negros centrais mais energéticos. Astrônomos acreditam que influxos de gás alimentam novas estrelas e buracos negros supermassivos. Mas quando um buraco negro é excessivamente alimentado, começa a expelir radiação para a galáxia, o que impede a matéria prima de se transformar em novas estrelas.
"Agora que vemos a relação entre buracos negros ativos supermassivos e a formação estelar, queremos saber mais a respeito do funcionamento desse processo," disse Bill Danchi, cientista do programa Herschel. "A formação estelar é interrompida desde o começo com a formação das galáxias mais brilhantes deste tipo, ou todos os buracos negros ativos acabam estancando a formação estelar, e os energéticos fazem isso mais rápido que os menos ativos?"
Os dois processos aumentam juntos até um ponto, mas os buracos negros mais energéticos parecem fazer cessar a formação estelar.
Buracos negros supermassivos, pesando tanto quanto milhões de sóis, acredita-se, existem no coração de todas as grandes galáxias. Quando gás cai nesses monstros, a matéria é acelerada e aquecida ao redor do buraco negro, liberando grandes torrentes de energia. Mais antigamente na história do universo, esses buracos negros gigantescos e luminosos, chamados núcleos galácticos ativos, eram geralmente muito mais brilhantes e energéticos. A formação estelar também era mais ativa então.
Estudos de galáxias próximas sugerem que buracos negros ativos podem impedir a formação de estrelas. Os buracos negros centrais acelerados provavelmente aquecem e causam a dispersão dos reservatórios galácticos de gás frio necessário para criar novas estrelas. Esses estudos só forneceram "fotografias" no tempo, no entanto, deixando obscuro o relacionamento geral dos núcleos das galáxias ativas e a formação estelar, especialmente durante a hsitória cósmica da formação de galáxias.
"Para entender como os núcleos das galáxias ativasi afetam a formação estelar ao longo da história do universo, nós investigamos um tempo em que a formação estelar era mais vigorosa, entre 8 e 12 bilhões de anos atrás," disse o coautor James Bock. "nauqela época, galáxias estavam formando estrelas 10 vezes mais rápido que o fazem hoje, em média. Muitas dessas galáxias são incrivelmente luminosas, mais de 1.000 vezes mais brilhantes que nossa Via Láctea."
Para o novo estudo, Page e colegas usaram dados do Herschel que sondaram 65 galáxias a
comprimentos de onda equivalentes à espessura de várias folhas de papel ofício, uma região do espectro luminoso conhecida como infravermelho distante. Esses comprimentos de onda revelam a taxa de formação estelar porque a maior parte da energia liberada por estrelas em desenvolvimento aquece a poeira ao redor, a qual, então, re-irradia a luz estelar em comprimentos de onda infravermelho distante.
Os pesquisadores compararam suas leituras em infravermelho com raios X saindo dos buracos negros ativos centrais nas galáxias da pesquisa, medidos pelo Observatório Chandra de raios X. A intensidades mais baixas, o brilho dos buracos negros e a fromação estelar aumentaram em sincronia. No entanto, a formação estelar diminuiu em galáxias com os buracos negros centrais mais energéticos. Astrônomos acreditam que influxos de gás alimentam novas estrelas e buracos negros supermassivos. Mas quando um buraco negro é excessivamente alimentado, começa a expelir radiação para a galáxia, o que impede a matéria prima de se transformar em novas estrelas.
"Agora que vemos a relação entre buracos negros ativos supermassivos e a formação estelar, queremos saber mais a respeito do funcionamento desse processo," disse Bill Danchi, cientista do programa Herschel. "A formação estelar é interrompida desde o começo com a formação das galáxias mais brilhantes deste tipo, ou todos os buracos negros ativos acabam estancando a formação estelar, e os energéticos fazem isso mais rápido que os menos ativos?"
This artistically modified image of the
local galaxy Arp 220, captured by the Hubble Space Telescope, helps
illustrate the Herschel results. The bright core of the galaxy, paired
with an overlaid artist's impression of jets emanating from it, indicate
that the central black hole's activity is intensifying. As the active
black hole continues to rev up, the rate of star formation will, in
turn, be tamped down in the galaxy. Astronomers want to further study
how star formation and black hole activity are intertwined.
The Herschel Space Observatory has shown galaxies with the most
powerful, active black holes at their cores produce fewer stars than
galaxies with less active black holes. The results are the first to
demonstrate black holes suppressed galactic star formation when the
universe was less than half its current age.
Herschel is a European Space Agency-led mission with important NASA contributions.
"We want to know how star formation and black hole activity are linked," said Mathew Page of University College London's Mullard Space Science Laboratory in the United Kingdom and lead author of a paper describing these findings in this week's journal Nature. "The two processes increase together up to a point, but the most energetic black holes appear to turn off star formation."
Supermassive black holes, weighing as much as millions of suns, are believed to reside in the hearts of all large galaxies. When gas falls upon these monsters, the material is accelerated and heated around the black hole, releasing great torrents of energy. Earlier in the history of the universe, these giant, luminous black holes, called active galactic nuclei, were often much brighter and more energetic. Star formation was also livelier back then.
Studies of nearby galaxies suggest active black holes can squash star formation. The revved-up, central black holes likely heat up and disperse the galactic reservoirs of cold gas needed to create new stars. These studies have only provided "snapshots" in time, however, leaving the overall relationship of active galactic nuclei and star formation unclear, especially over the cosmic history of galaxy formation.
"To understand how active galactic nuclei affect star formation over the history of the universe, we investigated a time when star formation was most vigorous, between eight and 12 billion years ago," said co-author James Bock, a senior research scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., and co-coordinator of the Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey. "At that epoch, galaxies were forming stars 10 times more rapidly than they are today on average. Many of these galaxies are incredibly luminous, more than 1,000 times brighter than our Milky Way."
For the new study, Page and colleagues used Herschel data that probed 65 galaxies at
wavelengths equivalent to the thickness of several sheets of office paper, a region of the light spectrum known as far-infrared. These wavelengths reveal the rate of star formation, because most of the energy released by developing stars heats surrounding dust, which then re-radiates starlight out in far-infrared wavelengths.
The researchers compared their infrared readings with X-rays streaming from the active central black holes in the survey's galaxies, measured by NASA's Chandra X-ray Observatory. At lower intensities, the black holes' brightness and star formation increased in sync. However, star formation dropped off in galaxies with the most energetic central black holes. Astronomers think inflows of gas fuel new stars and supermassive black holes. Feed a black hole too much, however, and it starts spewing radiation into the galaxy that prevents raw material from coalescing into new stars.
"Now that we see the relationship between active supermassive black holes and star formation, we want to know more about how this process works," said Bill Danchi, Herschel program scientist at NASA Headquarters in Washington. "Does star formation get disrupted from the beginning with the formation of the brightest galaxies of this type, or do all active black holes eventually shut off star formation, and energetic ones do this more quickly than less active ones?"
Herschel is a European Space Agency-led mission with important NASA contributions.
"We want to know how star formation and black hole activity are linked," said Mathew Page of University College London's Mullard Space Science Laboratory in the United Kingdom and lead author of a paper describing these findings in this week's journal Nature. "The two processes increase together up to a point, but the most energetic black holes appear to turn off star formation."
Supermassive black holes, weighing as much as millions of suns, are believed to reside in the hearts of all large galaxies. When gas falls upon these monsters, the material is accelerated and heated around the black hole, releasing great torrents of energy. Earlier in the history of the universe, these giant, luminous black holes, called active galactic nuclei, were often much brighter and more energetic. Star formation was also livelier back then.
Studies of nearby galaxies suggest active black holes can squash star formation. The revved-up, central black holes likely heat up and disperse the galactic reservoirs of cold gas needed to create new stars. These studies have only provided "snapshots" in time, however, leaving the overall relationship of active galactic nuclei and star formation unclear, especially over the cosmic history of galaxy formation.
"To understand how active galactic nuclei affect star formation over the history of the universe, we investigated a time when star formation was most vigorous, between eight and 12 billion years ago," said co-author James Bock, a senior research scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., and co-coordinator of the Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey. "At that epoch, galaxies were forming stars 10 times more rapidly than they are today on average. Many of these galaxies are incredibly luminous, more than 1,000 times brighter than our Milky Way."
For the new study, Page and colleagues used Herschel data that probed 65 galaxies at
wavelengths equivalent to the thickness of several sheets of office paper, a region of the light spectrum known as far-infrared. These wavelengths reveal the rate of star formation, because most of the energy released by developing stars heats surrounding dust, which then re-radiates starlight out in far-infrared wavelengths.
The researchers compared their infrared readings with X-rays streaming from the active central black holes in the survey's galaxies, measured by NASA's Chandra X-ray Observatory. At lower intensities, the black holes' brightness and star formation increased in sync. However, star formation dropped off in galaxies with the most energetic central black holes. Astronomers think inflows of gas fuel new stars and supermassive black holes. Feed a black hole too much, however, and it starts spewing radiation into the galaxy that prevents raw material from coalescing into new stars.
"Now that we see the relationship between active supermassive black holes and star formation, we want to know more about how this process works," said Bill Danchi, Herschel program scientist at NASA Headquarters in Washington. "Does star formation get disrupted from the beginning with the formation of the brightest galaxies of this type, or do all active black holes eventually shut off star formation, and energetic ones do this more quickly than less active ones?"
Nenhum comentário:
Postar um comentário