Revelando os segredos dos buracos negros e matéria escura
Um grupo de astrônomos alcançou uma conquista notável ao determinar a massa dos halos de matéria escura que cercam buracos negros supermassivos ativamente alimentados nos centros de galáxias antigas. Esses buracos negros, conhecidos como quasares, emitem níveis impressionantes de brilho, frequentemente superando a luminosidade combinada de todas as estrelas dentro de suas galáxias hospedeiras. Essa luminosidade é desencadeada quando buracos negros supermassivos, com massas que atingem bilhões de vezes a do nosso sol, consomem vorazmente a matéria circundante.
Um estudo recente sugere que os halos de matéria escura que cercam essas galáxias ativas desempenham um papel crucial no direcionamento da matéria em direção ao buraco negro central, efetivamente atuando como um sistema de entrega cósmico para alimentar esses gigantes cósmicos. Esta pesquisa indica que esse mecanismo de alimentação estava operacional em centenas de quasares antigos, indicando sua persistência ao longo da história do universo.
Nobunari Kashikawa, líder da equipe de pesquisa e professor do Departamento de Astronomia da Universidade de Tóquio, comentou: “Pela primeira vez, quantificamos a massa típica dos halos de matéria escura ao redor de um buraco negro ativo há aproximadamente 13 bilhões de anos. Descobrimos que a massa do halo de matéria escura dos quasares permanece relativamente constante, cerca de 10 trilhões de vezes a massa do nosso sol. Surpreendentemente, essa consistência é observada em medições mais recentes de halos de matéria escura ao redor de quasares, independentemente da época em que ocorreram”.
Essa descoberta é intrigante, uma vez que sugere a existência de uma massa característica de halo de matéria escura que desencadeia a atividade de quasares, independentemente da era em que ocorreu. Isso não apenas contraria as expectativas, mas também tem profundas implicações para nossa compreensão de como as galáxias evoluíram no início do universo e como foram influenciadas por buracos negros supermassivos em seus núcleos.
A avaliação do conteúdo de matéria escura de galáxias antigas é uma tarefa desafiadora. A matéria escura, que compreende cerca de 85% de toda a matéria no universo, é invisível para nós, pois não interage com a luz. Os astrônomos inferem sua presença por meio de seus efeitos gravitacionais na matéria visível, como estrelas, poeira cósmica, nuvens de gás e planetas em galáxias. Sem a influência gravitacional da matéria escura, as galáxias em rotação rápida não seriam capazes de manter sua integridade estrutural.
Embora as técnicas para inferir a matéria escura continuem a melhorar, medir a massa dessa substância oculta em halos ao redor de galáxias próximas permanece uma tarefa complexa. Medir a matéria escura ao redor de galáxias mais distantes e antigas é ainda mais desafiador devido à fraqueza da luz emitida por essas galáxias.
No entanto, Kashikawa e sua equipe não se deixaram intimidar por esses desafios. Eles buscaram obter uma compreensão melhor de como os buracos negros cresciam no início do universo. Graças ao brilho de numerosos buracos negros supermassivos alimentando quasares, eles conseguiram medir os halos de matéria escura ao redor de galáxias antigas pela primeira vez.
A luz emitida por esses quasares antigos viajou pelo cosmos por até 13 bilhões de anos, perdendo energia e passando por uma mudança nas comprimentos de onda, resultando na transformação da luz visível em luz infravermelha – um fenômeno conhecido como “desvio para o vermelho”. Em 2016, Kashikawa e sua equipe começaram a coletar dados infravermelhos de várias pesquisas astronômicas, principalmente utilizando o Telescópio Subaru em Maunakea, no Havaí. Esses dados permitiram que eles observassem como a luz de quasares havia sido influenciada pelos efeitos gravitacionais da matéria escura. A matéria escura, assim como toda a matéria que possui massa, distorce o espaço, causando a curvatura dos caminhos da luz – um fenômeno conhecido como lente gravitacional. Ao quantificar o grau dessa distorção e compará-lo com a distorção esperada causada pela matéria visível na forma de gás, poeira e estrelas dentro dessas galáxias, os pesquisadores conseguiram determinar a massa da matéria escura oculta.
Kashikawa observou: “Aprimoramentos nas capacidades do Telescópio Subaru permitiram que ele observasse mais longe do que nunca. No entanto, a expansão de projetos de observação internacional, como o Observatório Vera C. Rubin, com sede nos Estados Unidos, e o satélite Euclid, lançado pela União Europeia este ano, irão mapear porções maiores do céu e identificar mais halos de matéria escura ao redor de quasares. Isso nos permitirá desenvolver uma compreensão mais abrangente da relação entre galáxias e buracos negros supermassivos, potencialmente lançando luz sobre como os buracos negros se formam e crescem.” [Live Science]
