Buraco negro do início do universo prende galáxias em sua ‘teia de aranha’

Uma estrutura remota que consiste em um buraco negro supermassivo, várias galáxias primordiais e grandes quantidades de gás finalmente explica como alguns dos primeiros buracos negros foram capazes de crescer tão rapidamente.

Quanto mais fundo olhamos para o espaço, mais longe olhamos para trás no tempo. Nesse caso, os astrônomos tiveram um vislumbre do universo quando ele era apenas uma criança — meros 900 milhões de anos após o Big Bang.

Após uma década de observações astronômicas usando vários telescópios poderosos, uma equipe internacional de cientistas confirmou a presença de várias galáxias primordiais capturadas sob a influência de um buraco negro supermassivo excepcionalmente grande e brilhante, cuja luz levou 12,9 bilhões de anos para chegar à Terra.

“Esta é a primeira identificação espectroscópica de uma superdensidade de galáxia em torno de um buraco negro supermassivo no primeiro bilhão de anos do Universo”, escreveram os pesquisadores em seu , publicado hoje na Astronomy & Astrophysics. A “ausência de detecções anteriores de tais sistemas se deve provavelmente a limitações de observação”, acrescentaram.

• Buraco negro daquela famosa imagem de 2019 parece estar oscilando
• Um pequeno buraco negro está causando uma pulsação a uma distância de 100 anos-luz

Na verdade, os astrônomos nunca viram esse tipo de coisa antes, mas isso não chega a ser totalmente inesperado, já que o arranjo astral está ajudando a explicar o aparecimento precoce de buracos negros supermassivos. Como a nova pesquisa sugere, essas estruturas semelhantes a teias forneceram um ambiente cheio de gás no qual os primeiros buracos negros foram capazes de se alimentar e crescer.

“As galáxias se erguem e crescem onde os filamentos se cruzam, e fluxos de gás — disponíveis para abastecer as galáxias e o buraco negro supermassivo central — podem fluir ao longo dos filamentos”, explicou Marco Mignoli, astrônomo do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) da Itália e principal autor do estudo, em um do Observatório Europeu do Sul. Para encontrar e confirmar essa estrutura, Mignoli e seus colegas usaram alguns dos telescópios mais poderosos do mundo, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile, o telescópio espacial Hubble e o observatório Keck II no Havaí, entre outros. O buraco negro supermassivo está ativo, hospedando um quasar conhecido como SDSS J1030+0524. Ele também é muito pesado, com a massa de um bilhão de sóis. Pelo menos seis galáxias formadoras de estrelas foram encontradas vagando ao redor do buraco negro. A estrutura inteira tem aproximadamente 300 vezes o tamanho da Via Láctea. As primeiras estruturas de grande escala como esta têm núcleos que eventualmente evoluem para aglomerados de galáxias gigantes, de acordo com o artigo.

O objetivo desta investigação foi estudar os primeiros buracos negros supermassivos do universo, pois não há uma boa explicação para sua existência. Os primeiros buracos negros a aparecer surgiram do colapso das primeiras estrelas — isso faz sentido. Mas uma explicação se faz necessária para como esses buracos negros se expandam a um status supermassivo e alcancem um bilhão de massas solares dentro dos primeiros 0,9 bilhões de anos de existência do universo. A estrutura de grande escala recém-descoberta finalmente fornece um mecanismo que mostra como isso provavelmente aconteceu. Conforme os pesquisadores especulam, essas estruturas semelhantes a teias se formaram e cresceram dentro de halos gigantes de matéria escura. Essas imensas regiões de matéria invisível atraíram enormes quantidades de gás durante a fase inicial do universo, em um processo que criou as condições em que essas estruturas poderiam se formar. Isso, por sua vez, deu origem a galáxias e buracos negros supermassivos. Os pesquisadores documentaram seis galáxias ao redor do buraco negro, mas esperam encontrar mais. O Extremely Large Telescope do ESO será recrutado para a tarefa assim que a construção for concluída.