A poderosa radiação dos buracos negros supermassivos ativos, que se acredita estarem no centro da maioria das galáxias, pode fazer mais do que apenas formar o seu próprio ambiente. Um novo estudo liderado por Yongda Zhu, da Universidade do Arizona, sugere 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, por estarem tão distantes, as galáxias evoluem essencialmente por si próprias”, disse Zhu, principal autor do estudo, cujos resultados foram publicados na revista Cartas de diários astrofísicos. “Mas descobrimos que um buraco negro supermassivo muito ativo numa galáxia pode afetar outras galáxias a milhões de anos-luz de distância, sugerindo que a evolução da galáxia pode ser um esforço de grupo.”
Zhu descreve este conceito como um “ecossistema galáctico”, comparando-o aos ecossistemas interligados da Terra. “Um buraco negro supermassivo ativo é como um predador faminto dominando o ecossistema”, disse ele. “Simplificando, consome matéria e afeta o crescimento das estrelas nas 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. Esses objetos representam algumas das condições mais extremas do universo, com uma gravidade tão forte que objetos próximos e até mesmo a luz podem ser atraídos se chegarem muito perto.
Uma categoria especial conhecida como buracos negros supermassivos, incluindo aquele no centro da Via Láctea, pode conter milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Embora os buracos negros em si não sejam visíveis, eles podem tornar-se incrivelmente brilhantes quando consomem ativamente material próximo.
Durante esta fase activa, conhecida como quasar, o gás e a poeira formam um disco rotativo em torno do buraco negro, libertando grandes quantidades de energia à medida que este cai para dentro. Esses quasares podem queimar tão intensamente que ofuscam todas as suas galáxias hospedeiras.
O mistério do JWST leva a uma nova descoberta
Dados preliminares do Telescópio Espacial James Webb revelaram algo inesperado. Os astrónomos notaram que as regiões em torno de alguns dos quasares mais brilhantes do Universo primitivo têm menos galáxias do que o esperado. Como as galáxias massivas geralmente se formam em aglomerados densos, isto levanta a questão.
“Ficamos surpresos”, disse Zhu. “JWST caro quebrado?” Ele acrescentou com um sorriso. “Então percebemos que as galáxias poderiam realmente estar lá, mas seriam difíceis de detectar porque a sua formação estelar muito recente foi suprimida.”
Essa percepção levou os pesquisadores a considerar uma nova possibilidade. Talvez a radiação intensa dos quasares não esteja apenas a afectar as suas próprias galáxias, mas também a limitar a formação de estrelas nas galáxias próximas.
Evidências de que os quasares suprimem a formação de estrelas
Para explorar esta ideia, a equipa de investigação concentrou-se num dos quasares mais brilhantes conhecidos, J0100+2802. Este objeto é alimentado por um buraco negro supermassivo com uma massa cerca de 12 mil milhões de vezes a do Sol. Dado que a sua luz viajou ao longo de 13 mil milhões de anos, proporciona um vislumbre do Universo quando este tinha menos de mil milhões de anos.
Usando o JWST, a equipe mediu a emissão do O III, uma forma ionizada de oxigênio que sinaliza a recente formação estelar. Eles descobriram que as galáxias a cerca de um milhão de anos-luz do quasar apresentavam emissões de O III mais fracas do que as suas homólogas ultravioleta. Este padrão indica que a formação de estrelas foi recentemente suprimida nessas galáxias.
“Sabe-se que os buracos negros têm muita ‘comida’, mas durante o processo de consumo ativo e na sua forma de quasar brilhante, também emitem radiação muito forte”, disse Zhu. “O intenso calor e a radiação dividem o hidrogênio molecular para formar uma vasta nuvem interestelar de gás, extinguindo a possibilidade de ele se acumular e se tornar uma nova estrela.”
Como a radiação perturba o nascimento de estrelas
As estrelas se formam sob condições muito específicas, dependendo de grandes quantidades de gás hidrogênio molecular frio. Este gás serve como matéria-prima para a formação de novas estrelas. Os cientistas já sabiam que os quasares poderiam destruir este gás dentro das suas próprias galáxias, impedindo efetivamente a formação de estrelas locais.
O que era incerto era se este efeito se estendia para além de uma única galáxia. Ao observar um quasar no Universo primitivo, os investigadores encontraram fortes evidências de que este efeito chega muito mais longe do que se pensava anteriormente.
“Pela primeira vez, temos evidências de que esta radiação afeta o universo numa escala intergaláctica”, disse Zhu, acrescentando que “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 foi essencial
Segundo Zhu, esta descoberta não teria sido possível sem o Telescópio Espacial James Webb. A expansão do Universo esticou a luz de objetos muito distantes como J0100+2802 para comprimentos de onda infravermelhos. Os telescópios anteriores não conseguiam detectar claramente esta fraca luz infravermelha.
A sensibilidade melhorada do JWST permite aos astrónomos observar estes primeiros eventos cósmicos com detalhes sem precedentes, abrindo uma nova janela sobre como as galáxias se formaram e evoluíram.
O que isso significa para a Via Láctea e além
A própria Via Láctea já entrou na fase quasar, embora não esteja mais ativa hoje. Os investigadores estão agora a considerar como tal fase poderia afetar o desenvolvimento da nossa galáxia e dos seus vizinhos.
Olhando para o futuro, a equipa planeia estudar quasares adicionais para determinar se este fenómeno é generalizado. O seu objectivo é compreender melhor os mecanismos por detrás destas interacções e se outros factores desempenham um papel.
“Compreender como as galáxias afetaram umas às outras no início do universo nos ajuda a entender melhor como nossas próprias galáxias surgiram”, disse Zhu. “Agora entendemos que os buracos negros supermassivos podem desempenhar um papel muito maior na evolução das galáxias do que pensávamos – agindo como predadores cósmicos, influenciando o crescimento estelar em galáxias próximas durante o início do Universo.”
