Quasares que crescem sem engolir matéria intrigam cientistas

Artigo publicado recentemente na revista científica O Jornal Astrofísico relata a descoberta de quasares supermassivos intrigantes formados por buracos negros gigantes no Universo primordial.

A equipe de pesquisadores usou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA para observar esses objetos a uma distância de 13 bilhões de anos-luz, revelando detalhes que desafiam as teorias atuais sobre a formação de buracos negros.

Os resultados foram surpreendentes porque, de acordo com os modelos tradicionais, os buracos negros isolados deveriam ter dificuldade em acumular matéria suficiente para se tornarem supermassivos logo após o Big Bang. No entanto, as observações do JWST mostram buracos negros com massas milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol, formados quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos.

Esta descoberta levanta uma questão: como é que estes buracos negros conseguiram crescer tão rapidamente, quando o processo esperado demoraria muito mais tempo?

Quasares são núcleos galácticos extremamente brilhantes, formados por buracos negros que absorvem grandes quantidades de gás e poeira. A investigação centrou-se em cinco dos primeiros quasares conhecidos, formados entre 600 e 700 milhões de anos após o Big Bang.

Os cientistas examinaram os arredores destes objetos, conhecidos como “campos de quasar”, e encontraram uma diversidade inesperada nos ambientes. Alguns estavam localizados em regiões densas, como previsto, mas outros estavam em áreas quase desérticas, com pouco material disponível para alimentar o crescimento de buracos negros.

“Descobrimos que estes quasares, em média, não estão nas regiões mais densas do Universo primordial, como se pensava anteriormente. Alguns deles parecem estar no meio do nada”, explicou Anna-Christina Eilers, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em um comunicado. declaração. Isso torna tudo ainda mais misterioso, já que, teoricamente, esses buracos negros precisariam de grandes quantidades de matéria para atingir suas massas colossais.

A descoberta do telescópio James Webb desafia os modelos tradicionais

No Universo recente, buracos negros supermassivos são encontrados nos centros de grandes galáxias. Eles crescem gradualmente, acumulando matéria ou fundindo-se com outros buracos negros ao longo de bilhões de anos. Em contraste, os buracos negros de massa estelar surgem do colapso de estrelas massivas e têm massas significativamente menores, variando entre 10 e 100 vezes a massa do Sol.

O facto de o JWST ter identificado buracos negros supermassivos numa fase tão jovem do Universo desafia os modelos convencionais, que sugerem que este crescimento deverá demorar mais de mil milhões de anos.

Esses quasares são tão brilhantes que ofuscam a luz combinada de todas as estrelas da galáxia onde estão localizados. Essa luminosidade extrema é causada pela grande quantidade de matéria que cai no buraco negro, gerando calor e emitindo luz que pode ser trilhões de vezes mais intensa que a do Sol. No entanto, a observação de quasares em regiões pobres em matéria levanta dúvidas sobre como poderão sustentar este crescimento.

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Os cientistas consideraram então a teoria da “teia cósmica”, uma vasta rede de matéria escura que moldou a evolução do Universo.

A matéria escura, embora invisível, é responsável por atrair gás e poeira, criando as primeiras galáxias e fornecendo o material necessário para o crescimento dos buracos negros. Esperava-se que os primeiros quasares estivessem localizados em regiões onde os filamentos da teia cósmica se cruzam, formando áreas de alta densidade de matéria. No entanto, algumas das observações do JWST mostraram quasares em locais inesperados, longe destas concentrações de matéria, o que contradiz esta previsão.

A poeira cósmica pode ter interferido nas observações de quasares antigos

Para compreender melhor estes ambientes, a equipa “costurou” múltiplas imagens do telescópio para criar mosaicos detalhados de campos de quasares, permitindo-lhes medir a distância entre estes quasares e as galáxias vizinhas.

“Descobrimos que os ambientes destes quasares variam muito”, disse Eilers. “Uma delas tem quase 50 galáxias ao seu redor, enquanto a outra tem apenas duas, embora ambas existam em tempos e volumes semelhantes no Universo.”

Esta descoberta desafia o que se sabe sobre o processo de crescimento dos buracos negros supermassivos e a formação das primeiras galáxias. O entendimento atual é que estas estruturas evoluíram a partir da interação entre a matéria visível e a matéria escura, que representa cerca de 85% de toda a matéria do Universo. Os resultados obtidos pelo JWST, porém, indicam que a história pode ser mais complexa do que se imaginava anteriormente.

Uma das hipóteses levantadas pela equipe é que quasares aparentemente isolados podem estar rodeados por poeira cósmica ainda não detectada, o que dificultaria a observação de galáxias próximas. Por isso, os cientistas pretendem refinar suas observações para determinar se esses quasares estão, de fato, em ambientes vazios ou apenas escondidos pela poeira.

De acordo com Eilers, ainda falta uma peça significativa do quebra-cabeça. “Se não há matéria suficiente para alimentar estes quasares, deve haver outro mecanismo que ainda não compreendemos.”