Uma estrutura remota que consiste em um buraco negro supermassivo, várias galáxias primordiais e grandes quantidades de gás finalmente explica como alguns dos primeiros buracos negros foram capazes de crescer tão rapidamente.

Quanto mais fundo olhamos para o espaço, mais longe olhamos para trás no tempo. Nesse caso, os astrônomos tiveram um vislumbre do universo quando ele era apenas uma criança — meros 900 milhões de anos após o Big Bang.

Após uma década de observações astronômicas usando vários telescópios poderosos, uma equipe internacional de cientistas confirmou a presença de várias galáxias primordiais capturadas sob a influência de um buraco negro supermassivo excepcionalmente grande e brilhante, cuja luz levou 12,9 bilhões de anos para chegar à Terra.

“Esta é a primeira identificação espectroscópica de uma superdensidade de galáxia em torno de um buraco negro supermassivo no primeiro bilhão de anos do Universo”, escreveram os pesquisadores em seu estudo, publicado hoje na Astronomy & Astrophysics. A “ausência de detecções anteriores de tais sistemas se deve provavelmente a limitações de observação”, acrescentaram.

Na verdade, os astrônomos nunca viram esse tipo de coisa antes, mas isso não chega a ser totalmente inesperado, já que o arranjo astral está ajudando a explicar o aparecimento precoce de buracos negros supermassivos. Como a nova pesquisa sugere, essas estruturas semelhantes a teias forneceram um ambiente cheio de gás no qual os primeiros buracos negros foram capazes de se alimentar e crescer.

“As galáxias se erguem e crescem onde os filamentos se cruzam, e fluxos de gás — disponíveis para abastecer as galáxias e o buraco negro supermassivo central — podem fluir ao longo dos filamentos”, explicou Marco Mignoli, astrônomo do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) da Itália e principal autor do estudo, em um comunicado do Observatório Europeu do Sul.

Para encontrar e confirmar essa estrutura, Mignoli e seus colegas usaram alguns dos telescópios mais poderosos do mundo, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile, o telescópio espacial Hubble e o observatório Keck II no Havaí, entre outros.

O buraco negro supermassivo está ativo, hospedando um quasar conhecido como SDSS J1030+0524. Ele também é muito pesado, com a massa de um bilhão de sóis. Pelo menos seis galáxias formadoras de estrelas foram encontradas vagando ao redor do buraco negro. A estrutura inteira tem aproximadamente 300 vezes o tamanho da Via Láctea. As primeiras estruturas de grande escala como esta têm núcleos que eventualmente evoluem para aglomerados de galáxias gigantes, de acordo com o artigo.

O objetivo desta investigação foi estudar os primeiros buracos negros supermassivos do universo, pois não há uma boa explicação para sua existência. Os primeiros buracos negros a aparecer surgiram do colapso das primeiras estrelas — isso faz sentido. Mas uma explicação se faz necessária para como esses buracos negros se expandam a um status supermassivo e alcancem um bilhão de massas solares dentro dos primeiros 0,9 bilhões de anos de existência do universo. A estrutura de grande escala recém-descoberta finalmente fornece um mecanismo que mostra como isso provavelmente aconteceu.

Conforme os pesquisadores especulam, essas estruturas semelhantes a teias se formaram e cresceram dentro de halos gigantes de matéria escura. Essas imensas regiões de matéria invisível atraíram enormes quantidades de gás durante a fase inicial do universo, em um processo que criou as condições em que essas estruturas poderiam se formar. Isso, por sua vez, deu origem a galáxias e buracos negros supermassivos.

Os pesquisadores documentaram seis galáxias ao redor do buraco negro, mas esperam encontrar mais. O Extremely Large Telescope do ESO será recrutado para a tarefa assim que a construção for concluída.