A poderosa radiação dos buracos negros supermassivos activos que se acredita estarem no centro da maioria das galáxias pode fazer mais do que moldar os seus ambientes. Uma nova investigação liderada por Yonda 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 principalmente por conta própria”, disse Zhu, principal autor do estudo, cujos resultados foram publicados no 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 mais um esforço de grupo.”
Zhu descreve o conceito como um “ecossistema galáctico”, comparando-o aos ecossistemas interligados da Terra. “Um buraco negro supermassivo ativo é como um predador faminto que domina um ecossistema”, disse ele. “Simplificando, absorve matéria e afeta o modo como as estrelas crescem 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. Esses objetos representam algumas das condições mais extremas do universo, com uma gravidade tão forte que a matéria próxima e até mesmo a luz podem ser atraídas se chegarem muito perto.
Uma categoria especial conhecida como buracos negros supermassivos, incluindo aquele no centro da Via Láctea, pode conter massas milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol. Embora os próprios buracos negros não possam ser vistos, eles podem tornar-se incrivelmente brilhantes à medida que consomem ativamente o material circundante.
Durante esta fase ativa, conhecida como quasar, o gás e a poeira formam um disco giratório em torno do buraco negro, libertando enormes quantidades de energia à medida que caem para dentro. Esses quasares podem brilhar tão intensamente que ofuscam toda a sua galáxia.
O mistério do JWST leva a uma nova descoberta
Os primeiros dados 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 pareciam conter menos galáxias do que o esperado. Como as grandes galáxias normalmente se formam em aglomerados densos, isto levantou questões.
“Ficamos surpresos”, disse Zhu. “O querido JWST está quebrado?” ele acrescentou com uma risada. “Então percebemos que as galáxias podem realmente estar lá, 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 tenha afetado apenas as suas próprias galáxias, mas também tenha limitado a formação de estrelas nas 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 aproximadamente 12 mil milhões de vezes a do Sol. Como a sua luz viaja ao longo de 13 mil milhões de anos, dá-nos uma visão do Universo quando este tinha menos de mil milhões de anos.
Usando o JWST, a equipe mediu a emissão de 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 apresentam emissões de O III mais fracas em comparação com a sua luz ultravioleta. Este padrão indica que a formação de estrelas nestas galáxias foi recentemente suprimida.
“Sabe-se que os buracos negros ‘comem’ muitas coisas, mas quando comem ativamente e na sua forma de quasar brilhante, também emitem radiação muito forte”, disse Zhu. “O calor e a radiação intensos separam o hidrogénio molecular que constitui as vastas nuvens de gás interestelar, extinguindo o seu potencial de acumulação e formação de novas estrelas.”
Como a radiação perturba o nascimento das estrelas
As estrelas se formam sob condições muito específicas, dependendo de grandes quantidades de hidrogênio molecular frio. Este gás atua como matéria-prima para a construção de novas estrelas. Os cientistas já sabiam que os quasares poderiam destruir este gás nas suas 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 um quasar do Universo primitivo, os investigadores encontraram fortes evidências de que esta influência se estende 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. – Os quasares não apenas suprimem estrelas em suas próprias galáxias, mas também em galáxias próximas em um raio de pelo menos um milhão de anos-luz.
Por que o JWST foi importante
Segundo Zhu, esta descoberta não teria sido possível sem o Telescópio Espacial James Webb. A luz de objetos muito distantes, como J0100+2802, foi esticada até ao infravermelho pela expansão do Universo. 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 pode ter passado pela fase quasar, embora não esteja ativa hoje. Agora os investigadores estão a considerar como tal fase poderia ter afetado o desenvolvimento da nossa galáxia e dos seus vizinhos.
No futuro, a equipa planeia estudar quasares adicionais para determinar se este fenómeno é generalizado. Procuram também compreender melhor os mecanismos destas interações e se outros fatores desempenham um papel.
“Compreender como as galáxias influenciaram umas às outras no início do universo nos ajuda a entender melhor como a nossa própria galáxia surgiu”, disse Zhu. “Agora entendemos que os buracos negros supermassivos podem ter desempenhado um papel muito maior na evolução das galáxias do que pensávamos – agindo como predadores cósmicos, influenciando o crescimento de estrelas em galáxias próximas durante o início do Universo.”
