Radiações poderosas de buracos negros supermassivos ativos, que acreditam-se estar no centro da maioria das galáxias, podem fazer mais do que moldar seus próprios arredores. Um novo estudo liderado por Yongda Zhu da Universidade do Arizona sugere que esses buracos negros também podem desacelerar a formação de estrelas em galáxias localizadas a milhões de anos-luz de distância.
“Tradicionalmente, as pessoas pensavam que, como as galáxias estão tão distantes, elas evoluem principalmente de forma independente,” disse Zhu, o autor principal do estudo, cujos resultados foram publicados na The Astrophysical Journal Letters. “Mas descobrimos que um buraco negro supermassivo muito ativo em uma galáxia pode afetar outras galáxias a milhões de anos-luz, sugerindo que a evolução das galáxias pode ser mais um esforço em grupo.”
Zhu descreve esse conceito como um “ecossistema de galáxias”, comparando-o com ecossistemas interconectados na Terra. “Um buraco negro supermassivo ativo é como um predador faminto dominando o ecossistema,” disse ele. “Simplificando, ele absorve matéria e influencia como as estrelas nas galáxias próximas crescem.”
O que torna os buracos negros supermassivos tão poderosos
Buracos negros fascinam cientistas e o público desde que foram propostos no início de 1900. 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 puxadas para dentro se chegarem muito perto.
Uma categoria especial conhecida como buracos negros supermassivos, incluindo aquele no centro da Via Láctea, pode conter milhões ou até bilhões de vezes a massa do sol. Embora os buracos negros em si não possam ser vistos, eles podem se tornar incrivelmente brilhantes quando estão consumindo ativamente material ao seu redor.
Durante essa fase ativa, conhecida como quasar, gás e poeira formam um disco giratório ao redor do buraco negro, liberando enormes quantidades de energia à medida que caem para dentro. Esses quasares podem brilhar com tanta intensidade que superam toda a sua galáxia hospedeira.
Mistério do JWST leva a uma nova descoberta
Os primeiros dados do Telescópio Espacial James Webb revelaram algo inesperado. Astrônomos notaram que regiões ao redor de alguns dos quasares mais brilhantes do universo primitivo pareciam conter menos galáxias do que o esperado. Como grandes galáxias normalmente se formam em aglomerados densos, isso levantou questões.
“Ficamos perplexos,” disse Zhu. “O caro JWST estava quebrado?” ele acrescentou com uma risada. “Então percebemos que as galáxias poderiam realmente estar lá, mas difíceis de detectar porque sua formação estelar recente estava suprimida.”
Esse insight levou os pesquisadores a considerar uma nova possibilidade. Talvez a intensa radiação dos quasares não estivesse apenas afetando suas próprias galáxias, mas também limitando a formação de estrelas nas galáxias vizinhas.
Evidence That Quasars Suppress Star Formation
Para explorar essa ideia, a equipe de pesquisa se concentrou em um dos quasares mais brilhantes conhecidos, J0100+2802. Este objeto é alimentado por um buraco negro supermassivo com uma massa cerca de 12 bilhões de vezes a do sol. Como sua luz viajou por mais de 13 bilhões de anos, ela fornece um vislumbre do universo quando ele tinha menos de um bilhão de anos.
Usando o JWST, a equipe mediu emissões de O III, uma forma ionizada de oxigênio que sinaliza formação estelar recente. Eles descobriram que as galáxias a cerca de um milhão de anos-luz do quasar mostravam emissões de O III mais fracas em comparação à sua luz ultravioleta. Esse padrão indica que a formação de estrelas havia sido recentemente suprimida nessas galáxias.
“Sabe-se que buracos negros ‘consomem’ muita coisa, mas durante o processo de alimentação ativo e em sua forma luminosa de quasar, eles também emitem radiação muito forte,” disse Zhu. “O intenso calor e radiação dividem o hidrogênio molecular que compõe vastas nuvens de gás interestelar, diminuindo seu potencial para se acumular e se transformar em novas estrelas.”
Como a radiação interrompe a formação de estrelas
Estrelas se formam sob condições muito específicas, dependendo de grandes quantidades de gás hidrogênio molecular frio. Esse gás age como a matéria-prima para a construção de novas estrelas. Cientistas já sabiam que os quasares podem destruir esse gás dentro de suas próprias galáxias, efetivamente desativando a formação estelar local.
O que permanecia incerto era se esse efeito se estendia além de uma única galáxia. Ao observar um quasar do universo primitivo, os pesquisadores encontraram fortes evidências de que essa influência se estende muito mais longe do que se pensava anteriormente.
“Pela primeira vez, temos evidências de que essa radiação impacta o universo em uma escala intergaláctica,” disse Zhu, “Quasares não apenas suprimem estrelas em suas galáxias hospedeiras, mas também em galáxias vizinhas dentro de um raio de pelo menos um milhão de anos-luz.”
Por que o JWST foi essencial
Segundo Zhu, essa descoberta não teria sido possível sem o Telescópio Espacial James Webb. A luz de objetos extremamente distantes, como J0100+2802, foi esticada para comprimentos de onda infravermelhos devido à expansão do universo. Telescópios anteriores não conseguiam detectar claramente essa luz infravermelha fraca.
A sensibilidade avançada do JWST permite que os astrônomos observem esses eventos cósmicos iniciais em 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 Via Láctea em si pode ter passado por uma fase de quasar, embora não esteja ativa hoje. Pesquisadores agora estão considerando como tal fase pode ter influenciado o desenvolvimento de nossa galáxia e suas vizinhas.
Olhando para o futuro, a equipe planeja estudar quasares adicionais para determinar se esse fenômeno é difundido. Eles também visam entender melhor os mecanismos por trás dessas interações e se outros fatores desempenham um papel.
“Entender como as galáxias influenciaram umas às outras no universo primitivo nos ajuda a compreender melhor como nossa própria galáxia surgiu,” disse Zhu. “Agora percebemos que os buracos negros supermassivos podem ter desempenhado um papel muito maior na evolução das galáxias do que pensávamos anteriormente – atuando como predadores cósmicos, influenciando o crescimento de estrelas em galáxias próximas durante o universo primitivo.”
