Descobertas seis galáxias presas na “teia” de um buraco negro supermassivo

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos descobriram seis galáxias perto de um buraco negro supermassivo quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos de idade.

Esta é a primeira vez que um tal grupo é observado tão cedo depois do Big Bang, o que nos ajuda a compreender melhor como é que os buracos negros supermassivos, um dos quais existe no centro da nossa Via Láctea, se formaram e se tornaram tão grandes tão depressa. Estas observações apoiam a teoria de que os buracos negros podem crescer rapidamente no seio de enormes estruturas em forma de teias, alimentando-se das enormes quantidades de gás aí existentes.

“Realizámos este trabalho com o objetivo de compreendermos melhor uns dos objetos astronómicos mais desafiantes: os buracos negros supermassivos do Universo primordial. Estes buracos negros são sistemas bastante extremos e até à data não dispomos de nenhuma explicação convincente para a sua existência,” disse Marco Mignoli, astrónomo no Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) italiano em Bolonha, Itália, e autor principal de um novo trabalho de investigação publicado esta semana na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics Letters.

As novas observações obtidas com o VLT do ESO revelaram várias galáxias em torno de um buraco negro supermassivo, todas elas situadas na “teia de aranha” cósmica de gás que se estende no espaço ao longo de uma dimensão de cerca de 300 vezes o tamanho da Via Láctea. “Os filamentos da teia cósmica são como os fios de uma teia de aranha,” explica Mignoli. “As galáxias permanecem e crescem nos sítios onde os filamentos se cruzam e correntes de gás — disponíveis para alimentar tanto as galáxias como o buraco negro central supermassivo — correm ao longo dos filamentos.”

A radiação emitida por esta enorme estrutura em teia, com o seu buraco negro de um milhar de milhão de massas solares, viajou até nós desde a altura em que o Universo tinha apenas 0,9 mil milhões de anos.

“O nosso trabalho colocou uma peça importante no puzzle ainda muito incompleto que é a formação e o crescimento destes objetos, tão extremos mas relativamente abundantes, tão rapidamente depois do Big Bang,” disse o coautor do trabalho Roberto Gilli, também astrónomo no INAF em Bolonha, referindo-se aos buracos negros supermassivos.

Os primeiros buracos negros, que se pensa terem sido formados no seguimento do colapso das primeiras estrelas, devem ter crescido muito depressa para atingirem massas de um milhar de milhão de massas solares apenas nos primeiros 0,9 mil milhões de anos da vida do Universo.

Os astrónomos têm-se debatido para explicar como é que quantidades suficientemente grandes de “combustível de buraco negro” podem ter estado disponíveis para permitir que estes objetos tenham crescido até tamanhos tão grandes em tão pouco tempo. Esta estrutura agora descoberta oferece uma explicação provável: a “teia de aranha” e as galáxias no seu interior contêm gás suficiente, que funciona como o alimento que o buraco negro central precisa para se tornar muito rapidamente num gigante supermassivo.

Mas como é que estas enormes estruturas em forma de teia se formam inicialmente? Os astrónomos acreditam que os halos gigantes da misteriosa matéria escura sejam a chave. Pensa-se que estas enormes regiões de matéria invisível atraiam enormes quantidades de gás no Universo primitivo; juntos, o gás e a matéria escura invisível formam estas estruturas do tipo de teias, onde galáxias e buracos negros se podem desenvolver.

“A nossa descoberta apoia a ideia de que os buracos negros mais distantes e massivos se formam e crescem no seio destes halos massivos de matéria escura em estruturas de larga escala e que a ausência de deteções anteriores de tais estruturas se deveu muito provavelmente a limitações observacionais,” disse Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA, também coautor do estudo.

As galáxias agora detetadas são das mais ténues que os telescópios atuais conseguem observar. Esta descoberta necessitou de observações durante várias horas com os maiores telescópios óticos disponíveis, incluindo o VLT do ESO. Com o auxílio dos instrumentos MUSE e FORS2 montados no VLT no Observatório do Paranal do ESO, no deserto chileno do Atacama, a equipa confirmou a ligação entre quatro das seis galáxias e o buraco negro. “Acreditamos ter visto apenas a ponta do icebergue e pensamos que as poucas galáxias que descobrimos até agora em torno deste buraco negro supermassivo sejam apenas as mais brilhantes,” comentou a coautora Barbara Balmaverde, astrónoma do INAF em Torino, Itália.

Estes resultados contribuem para compreendermos como é que buracos negros supermassivos e grandes estruturas cósmicas se formam e evoluem. O ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, atualmente em construção no Chile, com os seus poderosos instrumentos será capaz de continuar este trabalho de investigação ao observar galáxias ainda mais ténues em torno de buracos negros supermassivos no Universo primordial.