Pensa-se que os buracos negros supermassivos activos se encontram nos centros da maioria das galáxias, emitindo radiação poderosa que não apenas molda o seu próprio ambiente. Um novo estudo liderado por Yongda Zhu, da Universidade do Arizona, mostra que estes buracos negros também podem retardar a formação de estrelas em galáxias a milhões de anos-luz de distância.
“Tradicionalmente, as pessoas pensavam que, como as galáxias estão tão distantes umas das outras, elas evoluem por si mesmas”, disse Zhu, principal autor do estudo, cujas descobertas foram publicadas no Comunicações do Jornal Astrofísico. “Mas descobrimos que um buraco negro supermassivo muito ativo numa galáxia pode influenciar outras galáxias a milhões de anos-luz de distância, sugerindo que a evolução da galáxia pode ser mais um esforço de grupo.”
Zhu descreveu o conceito como um “ecossistema galáctico” e comparou-o aos ecossistemas interligados da Terra. “Um buraco negro supermassivo ativo é como um predador faminto que domina o ecossistema”, disse ele. “Em termos simples, consome matéria e afeta o crescimento de estrelas em galáxias próximas.”
O que torna os buracos negros supermassivos tão poderosos
Os buracos negros fascinam os cientistas e o público desde que foram propostos pela primeira vez no início do século XX. Estes objetos representam algumas das condições mais extremas do Universo, e a sua gravidade é tão forte que, se se aproximarem demasiado, a matéria próxima e até a luz serão atraídas.
Uma categoria especial de buracos negros conhecidos como buracos negros supermassivos, incluindo aqueles no centro da Via Láctea, pode ter milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Embora os buracos negros sejam invisíveis, eles se tornam incrivelmente brilhantes quando consomem ativamente o material ao seu redor.
Durante esta fase activa, chamada quasar, o gás e a poeira formam um disco giratório em torno do buraco negro, libertando grandes quantidades de energia à medida que o buraco negro cai para dentro. Esses quasares brilham tanto que ofuscam toda a galáxia hospedeira.
O mistério do JWST leva a novas descobertas
Os primeiros dados do Telescópio Espacial James Webb revelam algo inesperado. Os astrónomos notaram que a região em torno de alguns dos quasares mais brilhantes do Universo primitivo parece conter menos galáxias do que o esperado. Isto coloca problemas, uma vez que grandes galáxias frequentemente formam aglomerados densos.
“Ficamos confusos”, disse Zhu. “O caro JWST está quebrado?” ele acrescentou com um sorriso. “Então percebemos que estas galáxias provavelmente existem, mas são difíceis de detectar porque a sua formação estelar recente foi suprimida.”
Essa percepção levou os pesquisadores a considerar uma nova possibilidade. Talvez a intensa radiação dos quasares não afete apenas as suas próprias galáxias, mas também limite a formação de estrelas em galáxias próximas.
Evidências de que quasares inibem a formação de estrelas
Para explorar esta ideia, a equipa concentrou-se num dos quasares mais brilhantes conhecidos, J0100+2802. O objeto é alimentado por um buraco negro supermassivo com cerca de 12 bilhões de vezes a massa do Sol. Como a sua luz viajou durante mais de 13 mil milhões de anos, oferece um vislumbre de um universo com menos de mil milhões de anos.
A equipe usou o JWST para medir as emissões de O III, uma forma ionizada de oxigênio que marca a recente formação estelar. Eles descobriram que as galáxias a cerca de um milhão de anos-luz de distância dos quasares apresentavam emissões de O III mais fracas do que as suas homólogas ultravioleta. Este padrão sugere que a formação de estrelas nestas galáxias foi recentemente suprimida.
“Sabe-se que os buracos negros ‘comem’ muitas coisas, mas durante processos de absorção ativa, e na forma de quasares luminosos, eles também emitem radiação muito intensa”, disse Zhu. “O intenso calor e radiação dividem as moléculas de hidrogénio que constituem as gigantescas nuvens de gás interestelar, enfraquecendo o seu potencial de acumulação e transformação em novas estrelas.”
Como a radiação perturba o nascimento de estrelas
As estrelas se formam sob condições muito especiais, dependendo de grandes quantidades de gás hidrogênio molecular frio. Este gás é a matéria-prima para a construção de novas estrelas. Os cientistas já sabiam que os quasares podem destruir este gás dentro das suas próprias galáxias, impedindo efetivamente a formação de estrelas locais.
O que permanece incerto é se este efeito se estende além de uma única galáxia. Ao observar quasares no Universo primitivo, os investigadores encontraram fortes evidências de que este efeito é muito mais difundido do que se pensava anteriormente.
“Pela primeira vez, temos evidências de que esta radiação afeta o universo numa escala intergaláctica”, disse Zhu. “Os quasares não apenas suprimem estrelas nas suas galáxias hospedeiras, mas também em galáxias próximas num raio de pelo menos um milhão de anos-luz.”
Por que o JWST é importante
Zhu disse que a descoberta não teria sido possível sem o Telescópio Espacial James Webb. Devido à expansão do universo, a luz de objetos extremamente distantes, como J0100+2802, foi esticada para comprimentos de onda infravermelhos. Os primeiros telescópios não foram capazes de detectar claramente esta fraca luz infravermelha.
A sensibilidade avançada do Telescópio Espacial James Webb permite aos astrónomos observar estes primeiros eventos cósmicos com detalhes sem precedentes, abrindo uma nova janela sobre como as galáxias se formam e evoluem.
O que isso significa para a galáxia e além
A própria Via Láctea pode ter passado por uma fase quasar, embora não esteja atualmente ativa. Os investigadores estão agora a considerar como tal fase pode ter afetado o desenvolvimento da nossa galáxia e dos seus vizinhos.
No futuro, a equipa planeia estudar mais quasares para determinar se este fenómeno é generalizado. Pretendem também compreender melhor os mecanismos por detrás destas interações e se outros fatores desempenham um papel.
“Compreender como as galáxias interagiram umas com as outras no universo primitivo nos ajuda a entender melhor como a nossa própria galáxia se formou”, disse Zhu. “Agora percebemos que os buracos negros supermassivos podem desempenhar um papel muito maior na evolução das galáxias do que pensávamos – agindo como predadores cósmicos e influenciando o crescimento de estrelas em galáxias próximas no universo primitivo.”
