Astrofísicos Brasileiros Usarão o Radiotelescópio ALMA Para Investigar o Impacto dos Buracos Negros na Formação Estelar

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Imagem: ALMA

Astrofísicos brasileiros utilizarão o telescópio ALMA para estudar como os ventos emitidos por buracos negros supermassivos afetam nuvens de gás frio, mudando o rumo da evolução de galáxias inteiras.

No dia de ontem, 29 de setembro, o portal Olhar Digital publicou uma reportagem que comprova, mais uma vez, o prestígio internacional conquistado pela pequena, porém altamente ativa, Comunidade Astronômica Brasileira. Segundo a matéria, um estudo liderado por Astrofísicos Brasileiros, utilizando o Radiotelescópio ALMA, irá aprofundar o entendimento sobre como os buracos negros supermassivos influenciam a evolução das galáxias e suas estrelas.

 

ALMA e a Contribuição Brasileira para o Estudo da Formação Estelar

 

De acordo com a nota do portal, Astrofísicos Brasileiros foram selecionados para utilizar o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – o mais caro e potente radiotelescópio terrestre e com maior resolução em ondas milimétricas já construído – localizado no deserto do Atacama, Chile. O objetivo é investigar como os chamados “ventos” emitidos por núcleos ativos de galáxias interferem em nuvens de gás frio. Entender esse fenômeno pode dar novas pistas sobre como os buracos negros supermassivos impactam diretamente o processo de formação de estrelas.

 

Esses cientistas participam do projeto internacional BAH (sigla para Blowing Star Formation Away in Active Galactic Nuclei Hosts – Suprimindo a Formação Estelar em Galáxias com Núcleos Ativos), nome que também faz alusão à conhecida expressão gaúcha “bah!”.

 

Sob a liderança do Dr. Rogemar Riffel, professor da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e doutor em astrofísica, o grupo foi aprovado para participar do 12º ciclo de observações do ALMA, que se inicia em 1º de outubro de 2025 e segue até 30 de setembro de 2026.

 

Observações Remotas e Nuvens Frias nas Galáxias

 

As observações são realizadas pela equipe do próprio observatório e ocorrem conforme as condições climáticas permitirem. Por isso, os pesquisadores não precisam se deslocar ao Chile – os dados serão acessados remotamente.

 

Imagem: B. Tafreshi (ESO)

Projeto BAH tem 7,5 horas do telescópio terrestre mais caro já construído para estudar nuvens de gases frios em galáxias próximas. 

O projeto da UFSM terá direito a 7,5 horas de observação, destinadas ao estudo de cinco galáxias situadas a diferentes distâncias da Terra:

 

* NGC 5695 – 212 milhões de anos-luz;

 

* NGC 3884 – 349 milhões de anos-luz;

 

* NGC 1048A – 534 milhões de anos-luz;

 

* UGC 8782 – 662 milhões de anos-luz;

 

* CGCG 012-070 – 711 milhões de anos-luz.

 

Segundo o Professor Riffel, todas essas galáxias apresentam um excesso de emissão de hidrogênio molecular, componente essencial à formação estelar. Além disso, elas estão suficientemente próximas da Terra para que suas características possam ser resolvidas — ou seja, observadas em detalhes com o ALMA.

 

“Pretendemos estudar a distribuição do gás molecular e, a partir disso, investigar como fenômenos associados à acreção de buracos negros supermassivos podem afetar a formação estelar e a evolução dessas galáxias”, explicou Riffel ao Olhar Digital.

 

De Átomos a Estrelas: Como o Gás Frio Gera Vida Cósmica

 

O foco principal do estudo será entender como os núcleos ativos de galáxias (AGN) — buracos negros supermassivos em intensa atividade — influenciam o nascimento de estrelas. Durante a acréscimo de matéria, esses buracos negros emitem intensa radiação e partículas, gerando os chamados outflows ou ventos galácticos.

 

Esses ventos interagem com nuvens de hidrogênio molecular frio – gás que se encontra a temperaturas próximas do zero absoluto (-273,15 ºC). Sob certas condições, essas nuvens colapsam sob a gravidade, o que desencadeia o nascimento de novas estrelas por meio da fusão nuclear.

 

Imagem: ESO/L. Calçada

Representação artística de um buraco negro supermassivo ativo lançando poderosos jatos.

O impacto dos outflows pode variar. Em muitos casos, eles aquecem o gás e suprimem a formação estelar, alterando o destino evolutivo das galáxias. Em outras situações, ao contrário, comprimem as nuvens frias e aumentam a taxa de nascimento de estrelas.

 

Além disso, jatos de rádio emitidos por alguns AGNs podem influenciar galáxias inteiras, impedindo a formação estelar em escalas ainda maiores. “Ao mapearmos o gás molecular frio, conseguimos avaliar diretamente o potencial de formação estelar e, assim, compreender melhor a evolução das galáxias”, ressalta Riffel.

 

Pequenas Moléculas, Grandes Respostas

 

Para detectar esses efeitos, os pesquisadores utilizarão o monóxido de carbono (CO) como molécula traçadora. Apesar do hidrogênio ser o principal componente do gás interestelar, ele não emite radiação detectável em baixas temperaturas. Já o CO emite radiação que o ALMA consegue captar com precisão.

 

Com base na intensidade da emissão de CO, os cientistas poderão estimar a massa de gás molecular e examinar suas propriedades químicas e físicas, aprimorando os modelos cosmológicos usados para explicar a formação e evolução do Universo.

 

Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Izumi et al.

Ilustração do gás molecular de alta densidade fluindo da galáxia em direção ao buraco negro supermassivo em seu centro.

“As simulações cosmológicas precisam dessas informações. Estamos fornecendo dados observacionais fundamentais para o aprimoramento desses modelos”, pontua Riffel.

 

ALMA: O Colosso da Astronomia Milimétrica

 

Instalado a 5.000 metros de altitude no deserto chileno, o ALMA é composto por 66 antenas metálicas montadas sobre trilhos, operando em conjunto por meio da técnica de interferometria. Esse arranjo permite observar com extrema precisão em ondas milimétricas e submilimétricas do espectro eletromagnético, faixa ideal para estudar moléculas interestelares.

 

Reconhecido pelo Guinness Book como o radiotelescópio terrestre mais caro já construído, o ALMA pode detectar radiações entre 0,32 mm e 8,5 mm — exatamente onde o CO emite.

 

Imagem: NSF / AUI / NSF NRAO / B.Foott

Considerado o maior complexo de radiotelescópios em operação do mundo, o observatório ALMA, no Chile, é capaz de captar ondas na faixa dos milímetros.

“Mesmo com apenas 7,5 horas — pouco mais de uma hora por galáxia —, o ALMA nos permitirá detectar essas emissões com altíssima resolução e qualidade”, afirma o professor.

 

Uma Nova Fase do Projeto BAH

 

O projeto BAH teve início em 2019, durante o pós-doutorado de Riffel na Universidade Johns Hopkins. Naquela ocasião, a equipe usou dados do Telescópio Spitzer, antecessor do James Webb Space Telescope (JWST), para estudar galáxias com abundância de hidrogênio molecular em gás morno (cerca de 500 a 700 °C).

 

Em 2021, o grupo foi selecionado para usar o JWST na análise de três dessas galáxias, focando em como os buracos negros se alimentam e como os outflows influenciam o meio interestelar. Já em 2022, utilizaram o Telescópio Gemini para investigar o gás ionizado mais quente (10.000 a 20.000 °C).

 

Agora, o foco está na fase mais fria e ainda não explorada do gás, completando o ciclo de estudo das diferentes etapas do material interestelar. “Com o ALMA, finalmente conseguimos acessar a fase de menor temperatura, essencial para fechar esse quebra-cabeça”, conclui Riffel.

 

Parcerias, Financiamento e Colaboração Internacional

 

As análises serão realizadas nos laboratórios de astrofísica da UFSM e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). O projeto conta com o apoio do CNPq, CAPES e FAPERGS, que financiam bolsas de mestrado, doutorado e infraestrutura computacional.

 

A equipe brasileira inclui os doutores Marina Bianchin, Thaisa Storchi Bergmann e Rogério Riffel (UFRGS), os doutorandos Gabriel Luan Souza de Oliveira, José Henrique Costa Pinto Souza, Lucas Ramos Vieira e a mestranda Maitê Silvana de Zorzi de Mellos.

 

Entre os parceiros internacionais estão os pesquisadores Luis Colina Robledo e Ismael García-Bernete (Centro de Astrobiologia, Espanha), Miguel Pereira Santaella (Instituto de Física Fundamental, Espanha) e Nadia Zakamska (Universidade Johns Hopkins, EUA).

 

Embora o Brasil não contribua financeiramente para a construção ou manutenção do ALMA, cientistas brasileiros — assim como de outras nações — podem submeter propostas para uso do telescópio, que é mantido por uma colaboração internacional entre a Europa, América do Norte, Leste Asiático e Chile.

 

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