Telescópio Webb observa quasares movidos por buracos negros supermassivos no início do universo
Observações Espaciais Inesperadas que Complicam Teorias sobre o Crescimento de Buracos Negros
Recentemente, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) trouxe à tona observações intrigantes de quasares isolados surgidos nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang. Essas regiões de quasares, ao contrário do esperado, apresentavam “vazios” em áreas que deveriam ter densidade suficiente para alimentar a expansão dos buracos negros supermassivos que os movem.
Esses quasares, surgidos há aproximadamente 13 bilhões de anos, abrigam buracos negros com massas que chegam a milhões de vezes a massa do Sol, algo difícil de explicar, pois se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos depois do início do universo. Como esses buracos negros adquiriram tal magnitude em tão pouco tempo é um dos desafios que confundem os cientistas e coloca em cheque as teorias de formação galáctica e de buracos negros.
Quasares no Vazio: Como Buracos Negros Crescem sem Alimento Cósmico?
Os pesquisadores do JWST analisaram cinco dos quasares mais antigos do universo, formados cerca de 600 a 700 milhões de anos após o Big Bang. Curiosamente, enquanto alguns desses quasares estavam cercados de material e galáxias, como esperado, outros pareciam se encontrar em regiões cósmicas desertas, com uma surpreendente ausência de matéria e galáxias circundantes. A professora Anna-Christina Eilers, do MIT, comentou que tais vazios dificultam a compreensão de como esses buracos negros conseguiram crescer tanto em um período de tempo tão curto, já que não parecem ter recursos suficientes para se alimentar.
Esse cenário é oposto ao que ocorre com buracos negros de massa estelar, geralmente pequenos e formados a partir do colapso de estrelas massivas. Por sua vez, os buracos negros supermassivos, normalmente encontrados no centro de galáxias no universo moderno, requerem grandes quantidades de matéria para crescer, o que torna o aparecimento desses quasares primordiais ainda mais enigmático.
Estruturas Galácticas e os Mistérios do Crescimento Acelerado
Os buracos negros supermassivos no universo moderno podem atingir suas enormes massas ao longo de bilhões de anos, principalmente por meio de fusões e da absorção constante de matéria. Esse processo, no entanto, exige ambientes ricos em gás e poeira, onde o buraco negro possa acumular matéria suficiente para crescer. Esses ambientes, chamados de núcleos galácticos ativos (AGN), são regiões onde o material circundante forma discos luminosos e intensos ao serem sugados pelo buraco negro, ofuscando até mesmo a luz combinada de suas galáxias hospedeiras. Esse fenômeno faz com que o quasar apareça extremamente brilhante, irradiando luz equivalente a trilhões de sóis.
No entanto, os quasares observados pelo JWST parecem não seguir esse roteiro cósmico. As imagens revelam que alguns desses buracos negros estão em regiões praticamente desertas. Sem um fluxo de “suprimentos” interestelares, não está claro como esses buracos negros primordiais conseguiram crescer tão rapidamente.
A Teia Cósmica e a Evolução Galáctica: Onde Estão as Matérias-Primas?
De acordo com o modelo atual de formação do universo, o desenvolvimento das galáxias e dos quasares primordiais deveria estar intimamente ligado a filamentos de matéria escura, que compõem aproximadamente 85% de toda a matéria. Estes filamentos formam a chamada “teia cósmica”, guiando poeira e gás ao longo de suas vastas estruturas e ajudando a criar regiões de superdensidade, onde as galáxias e buracos negros poderiam se formar e crescer.
No entanto, nas observações recentes, nem todos os quasares estudados pelo JWST estavam situados nessas regiões ricas de matéria escura. O estudante de pós-graduação Elia Pizzati, da Universidade de Leiden, destacou que a equipe estava surpresa ao perceber que os quasares analisados não ocupavam consistentemente as áreas densas esperadas na teia cósmica. Em vez disso, muitos deles pareciam “à deriva”, situados em zonas de baixa densidade, onde a presença de gás e poeira é insuficiente para explicar seu crescimento acelerado.
Para capturar as imagens detalhadas, a equipe utilizou um mosaico de observações em várias regiões, processando-as em diferentes comprimentos de onda. Isso permitiu determinar a proximidade de galáxias ao redor dos quasares e a distância dessas galáxias em relação ao quasar central.
Desafios e Novos Caminhos para Explicar o Crescimento Rápido
A presença de quasares supermassivos em regiões desprovidas de matéria desafia diretamente o entendimento atual sobre a formação das galáxias e buracos negros no início do universo. As teorias vigentes dependem de regiões ricas de matéria para alimentar o crescimento dos buracos negros, e as observações do JWST questionam se esse crescimento acelerado poderia ocorrer em áreas com pouco ou nenhum material.
Como proposta, os cientistas sugerem que esses quasares podem estar cercados por poeira cósmica, o que dificultaria a detecção de galáxias ao redor. A equipe planeja novas observações, ajustando a profundidade de visão do JWST para tentar identificar quaisquer estruturas escondidas que possam estar fora de nossa visão atual.
Essas revelações foram publicadas no The Astrophysical Journal em 17 de outubro e oferecem uma janela para um universo cheio de segredos que o Telescópio James Webb ainda está começando a desvendar. A descoberta de quasares isolados e massivos sugere que muito ainda falta para completarmos o quebra-cabeça da formação do universo, e os cientistas seguem intrigados com as novas perguntas que essas observações levantaram.
Para saber mais: The Astrophysical Journal.
