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Seis galáxias presas na “teia” de um buraco negro supermassivo

Esta ilustração mostra o buraco negro central e as galáxias presas na sua "teia" de gás.

É a primeira vez que os astrónomos detetam o fenómeno tão cedo após o Big Bang.

Um telescópio em Terra "olhou" para o Universo quando tinha menos de mil milhões de anos de idade e descobriu seis galáxias presas na "teia " de gás de um buraco negro gigante que se vai "alimentando" da matéria que o rodeia.

Nunca os astrónomos tinham visto este fenómeno tão cedo depois do Big Bang e estas observações vão ajudar a compreender parte do mistério que são os buracos negros - de que nem sequer temos "nenhuma explicação convincente para a sua existência”, como afirma o principal autor da investigação na nota de imprensa sobre a descoberta.

“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 o astrónomo Marco Mignoli.

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO) no Chile, a equipa liderada por Marco Mignoli, astrónomo no Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) italiano em Bolonha, Itália, detetou o buraco negro central e as galáxias presas na sua "teia de aranha cósmica" de gás.

O buraco negro, que juntamente com o disco que o circunda é conhecido por quasar SDSS J103027.09+052455.0, brilha intensamente à medida que "engole" a matéria que o rodeia. Estende-se no espaço ao longo de uma dimensão de cerca de 300 vezes o tamanho da Via Láctea.

Esta descoberta vai ajudar 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", explicam os astrónomos.

Este vídeo artístico mostra o buraco negro central e as galáxias presas na sua "teia" de gás. O buraco negro, que juntamente com o disco que o circunda é conhecido por quasar SDSS J103027.09+052455.0, brilha intensamente à medida que "engole" a matéria que o rodeia ESO/L. Calçada

Como os buracos negros se tornam tão massivos em tão pouco tempo?

Pensa-se que os primeiros buracos negros se formaram após o colapso das primeiras estrelas e que 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.

Mas não se sabe 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.

Os astrónomos acreditam ter agora uma pista.

“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 co-autor do trabalho Roberto Gilli, também astrónomo no INAF.

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 enormes regiões de matéria escura invisível atraiam enormes quantidades de gás no Universo primitivo e que 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 detecções anteriores de tais estruturas se deveu muito provavelmente a limitações observacionais”, segundo Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA, também co-autor do estudo.

Esta sequência vídeo leva-nos até à teia do buraco negro supermassivo com seis galáxias no seu interior, descoberta no Universo primordial. ESO/Digitized Sky Survey 2/N. Risinger (skysurvey.org). Music: Astral Electronics.

Telescópios cada vez mais poderosos

Estas imagens foram obtidas com o poderoso sistema de imagem dos instrumentos montados no Very Large Telescope no Observatório do Paranal do ESO, no deserto chileno do Atacama, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo.

Atualmente está a ser construído no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ainda mais poderoso Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros de diâmetro que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

O ELT será capaz de continuar este trabalho de investigação ao observar galáxias ainda mais ténues em torno de buracos negros supermassivos no Universo primordial.

A investigação foi publicada hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics Letters.

O que são buracos negros

São corpos extremamente densos e escuros no centro das galáxias de onde nada escapa, nem mesmo a luz.

A deformação do espaço-tempo provocada por um buraco negro é descrita pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein.