‘Teia’ de superburaco negro prende seis galáxias

Descoberta ajuda a entender como os buracos negros supermassivos e formaram e atingiram seus tamanhos máximos

Concepção artística da "teia" que liga seis galáxias a um buraco negro supermassivo: primeira vez que uma estrutura desse tipo é identificada no primeiro bilhão de anos de existência do universo. Crédito: ESO/L. Calçada

Com a ajuda do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), astrônomos encontraram seis galáxias em torno de um buraco negro supermassivo quando o universo tinha menos de 1 bilhão de anos. Esta é a primeira vez que um agrupamento tão próximo foi visto logo após o Big Bang. A descoberta ajuda os cientistas a entender melhor como os buracos negros supermassivos (um dos quais existe no centro da Via Láctea) se formaram e cresceram rapidamente até atingir seus enormes tamanhos. Ela dá suporte à teoria de que os buracos negros podem crescer rapidamente dentro de grandes estruturas semelhantes a teias, que contêm bastante gás para alimentá-los.

“Esta pesquisa foi impulsionada principalmente pelo desejo de compreender alguns dos objetos astronômicos mais desafiadores – buracos negros supermassivos no início do universo. Esses são sistemas extremos e até agora não tivemos nenhuma boa explicação para sua existência”, disse Marco Mignoli, astrônomo do Instituto Nacional de Astrofísica (Inaf) em Bolonha (Itália) e autor principal da nova pesquisa, publicada na revista “Astronomy & Astrophysics”.

As novas observações com o VLT do ESO revelaram várias galáxias ao redor de um buraco negro supermassivo, todas localizadas em uma “teia de aranha” cósmica de gás que se estende por mais de 300 vezes o tamanho da Via Láctea. “Os filamentos da teia cósmica são como os fios da teia de aranha”, explica Mignoli. “As galáxias se erguem e crescem onde os filamentos se cruzam, e fluxos de gás – disponíveis para alimentar tanto as galáxias quanto o buraco negro supermassivo central – podem fluir ao longo dos filamentos.”

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Peça no quebra-cabeça

A luz dessa grande estrutura em forma de teia, com seu buraco negro de 1 bilhão de massas solares, viajou até nós desde uma época em que o universo tinha apenas 900 milhões de anos. “Nosso trabalho colocou uma peça importante no quebra-cabeça amplamente incompleto que é a formação e o crescimento de objetos tão extremos, mas relativamente abundantes, tão rapidamente após o Big Bang”, diz o coautor Roberto Gilli, também astrônomo do Inaf em Bolonha , referindo-se a buracos negros supermassivos.

Os primeiros buracos negros, que se acredita terem se formado a partir do colapso das primeiras estrelas, devem ter crescido muito rapidamente para atingir massas de um bilhão de sóis no primeiro 0,9 bilhão de anos de vida do universo. Mas os astrônomos têm se esforçado para explicar como quantidades suficientemente grandes de “combustível de buraco negro” poderiam estar disponíveis para permitir que esses objetos crescessem até tamanhos enormes em tão pouco tempo. A estrutura recém-descoberta oferece uma explicação provável. Segundo os astrônomos, a “teia de aranha” e as galáxias dentro dela contêm gás suficiente para fornecer o combustível de que o buraco negro central precisa para rapidamente se tornar um gigante supermassivo.

Mas como essas grandes estruturas semelhantes a teias se formaram em primeiro lugar? Os astrônomos acham que halos gigantes da misteriosa matéria escura são a chave. Acredita-se que essas grandes regiões de matéria invisível atraíram grandes quantidades de gás no início do universo. Juntos, o gás e a matéria escura formaram as estruturas semelhantes a uma teia onde galáxias e buracos negros podem evoluir.

Ponta do iceberg

“Nossa descoberta dá suporte à ideia de que os buracos negros mais distantes e massivos se formam e crescem dentro de halos massivos de matéria escura em estruturas de grande escala, e que a ausência de detecções anteriores de tais estruturas foi provavelmente motivada por limitações de observação”, diz Colin Norman, da Universidade Johns Hopkins (EUA), também coautor do estudo.

As galáxias agora detectadas são algumas das mais fracas que os atuais telescópios podem observar. Essa descoberta exigiu observações durante várias horas usando os maiores telescópios ópticos disponíveis, incluindo o VLT do ESO, no deserto do Atacama, no Chile. “Acreditamos que acabamos de ver a ponta do iceberg e que as poucas galáxias descobertas até agora em torno desse buraco negro supermassivo são apenas as mais brilhantes”, disse a coautora Barbara Balmaverde, astrônoma do Inaf em Turim (Itália).

Esses resultados contribuem para a nossa compreensão de como buracos negros supermassivos e grandes estruturas cósmicas se formaram e evoluíram. O Extremely Large Telescope do ESO, atualmente em construção no Chile, poderá desenvolver essa pesquisa observando muito mais galáxias mais fracas ao redor de enormes buracos negros no universo primitivo usando seus poderosos instrumentos.

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