Ciclo de 'reciclagem cósmica' revela como buracos negros crescem no Universo jovem (IMAGEM)
© Foto / NASA, ESA/Hubble, A. Fabian
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Buracos negros supermassivos podem crescer em ciclos de "reciclagem cósmica", expulsando gás e depois readquirindo-o por meio de filamentos que retornam ao núcleo galáctico — processo que o JWST acaba de observar diretamente em NGC 4696.
Os astrônomos estão usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês) para observar, com detalhes inéditos, como buracos negros supermassivos se alimentam. As novas imagens ajudam a esclarecer como esses gigantes, com massas milhões ou bilhões de vezes superiores à do Sol, conseguiram crescer tão rapidamente logo após o Big Bang.
Embora todas as grandes galáxias abriguem buracos negros supermassivos, seu comportamento varia. Alguns permanecem quase inativos, enquanto outros consomem matéria de forma intensa e alimentam núcleos galácticos ativos extremamente luminosos. Esses buracos negros vorazes também lançam jatos que expulsam gás e poeira das galáxias, interrompendo a formação de estrelas e contribuindo para o "apagamento" dessas estruturas.
O núcleo da galáxia NGC 4696 em uma visão combinada do JWST e do Hubble
O mistério se aprofunda quando o JWST detecta buracos negros supermassivos em épocas em que o Universo ainda não tinha um bilhão de anos. Os modelos teóricos indicam que os processos de alimentação e fusão necessários para atingir tais massas deveriam levar pelo menos esse tempo, e que os buracos negros mais famintos deveriam expulsar justamente o material que os faria crescer, limitando sua evolução.
Uma hipótese para resolver essa contradição sugere que, embora os buracos negros expulsem gás, parte dessa matéria esfria e retorna ao núcleo galáctico. Esse retorno permitiria novos ciclos de alimentação, impulsionando o crescimento acelerado desses titãs cósmicos.
À medida que esfria, esse gás formaria filamentos estreitos, com algumas centenas de anos-luz de largura, mas milhares de anos-luz de extensão. Esses fluxos cairiam novamente em direção ao centro da galáxia, formando um disco giratório que alimentaria o buraco negro e reiniciaria a atividade dos jatos, estabelecendo um ciclo contínuo de abundância e escassez.
Apesar de promissora, essa ligação entre filamentos e buracos negros supermassivos ainda era difícil de confirmar. Agora, o JWST começa a revelar evidências diretas desse mecanismo, descrito pelos pesquisadores como um processo de "reciclagem cósmica" que sustenta o crescimento dos buracos negros.
Para investigar esse ciclo, o telescópio observou o núcleo ativo da galáxia NGC 4696, no Aglomerado de Centauro, a 145 milhões de anos-luz da Terra. O Hubble já havia identificado ali um redemoinho de gás em forma de gancho, e o JWST mapeou esse fluxo com precisão, mostrando que ele tem cerca de 800 anos-luz de largura e velocidades superiores a 2,1 milhões de quilômetros por hora.
As observações revelaram que esse redemoinho está ligado a um vasto filamento de gás que cai em direção ao buraco negro central. Comparações com simulações computacionais confirmaram que estruturas desse tipo são compatíveis com modelos de filamentos em queda, oferecendo o elo final de um circuito fechado que canaliza gás para o disco de alimentação do buraco negro.
