Nota de Imprensa

Telescópio do ESO descobre galáxias presas na “teia” de um buraco negro supermassivo

1 de Outubro de 2020

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os astrónomos descobriram seis galáxias perto de um buraco negro supermassivo quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos de idade. Esta é a primeira vez que um tal grupo é observado tão cedo depois do Big Bang, o que nos ajuda a compreender melhor como é que os buracos negros supermassivos, um dos quais existe no centro da nossa Via Láctea, se formaram e se tornaram tão grandes tão depressa. Estas observações apoiam a teoria de que os buracos negros podem crescer rapidamente no seio de enormes estruturas em forma de teias, alimentando-se das enormes quantidades de gás aí existentes.

“Realizámos este trabalho com o objetivo de compreendermos melhor uns dos objetos astronómicos mais desafiantes: os buracos negros supermassivos do Universo primordial. Estes buracos negros são sistemas bastante extremos e até à data não dispomos de nenhuma explicação convincente para a sua existência,” disse Marco Mignoli, astrónomo no Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) italiano em Bolonha, Itália, e autor principal de um novo trabalho de investigação publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics Letters.

As novas observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram várias galáxias em torno de um buraco negro supermassivo, todas elas situadas na “teia de aranha” cósmica de gás que se estende no espaço ao longo de uma dimensão de cerca de 300 vezes o tamanho da Via Láctea. “Os filamentos da teia cósmica são como os fios de uma teia de aranha,” explica Mignoli. “As galáxias permanecem e crescem nos sítios onde os filamentos se cruzam e correntes de gás — disponíveis para alimentar tanto as galáxias como o buraco negro central supermassivo — correm ao longo dos filamentos.”

A radiação emitida por esta enorme estrutura em teia, com o seu buraco negro de um milhar de milhão de massas solares, viajou até nós desde a altura em que o Universo tinha apenas 0,9 mil milhões de anos. “O nosso trabalho colocou uma peça importante no puzzle ainda muito incompleto que é a formação e o crescimento destes objetos, tão extremos mas relativamente abundantes, tão rapidamente depois do Big Bang,” disse o co-autor do trabalho Roberto Gilli, também astrónomo no INAF em Bolonha, referindo-se aos buracos negros supermassivos.

Os primeiros buracos negros, que se pensa terem sido formados no seguimento do colapso das primeiras estrelas, devem ter crescido muito depressa para atingirem massas de um milhar de milhão de massas solares apenas nos primeiros 0,9 mil milhões de anos da vida do Universo. Os astrónomos têm-se debatido para explicar como é que quantidades suficientemente grandes de “combustível de buraco negro” podem ter estado disponíveis para permitir que estes objetos tenham crescido até tamanhos tão grandes em tão pouco tempo. Esta estrutura agora descoberta oferece uma explicação provável: a “teia de aranha” e as galáxias no seu interior contêm gás suficiente, que funciona como o alimento que o buraco negro central precisa para se tornar muito rapidamente num gigante supermassivo.

Mas como é que estas enormes estruturas em forma de teia se formam inicialmente? Os astrónomos acreditam que os halos gigantes da misteriosa matéria escura sejam a chave. Pensa-se que estas enormes regiões de matéria invisível atraiam enormes quantidades de gás no Universo primitivo; juntos, o gás e a matéria escura invisível, formam estas estruturas do tipo de teias, onde galáxias e buracos negros se podem desenvolver.

“A nossa descoberta apoia a ideia de que os buracos negros mais distantes e massivos se formam e crescem no seio destes halos massivos de matéria escura em estruturas de larga escala e que a ausência de detecções anteriores de tais estruturas se deveu muito provavelmente a limitações observacionais,” disse Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA, também co-autor do estudo.

As galáxias agora detectadas são das mais ténues que os telescópios atuais conseguem observar. Esta descoberta necessitou de observações durante várias horas com os maiores telescópios ópticos disponíveis, incluindo o VLT do ESO. Com o auxílio dos instrumentos MUSE e FORS2 montados no VLT no Observatório do Paranal do ESO, no deserto chileno do Atacama, a equipa confirmou a ligação entre quatro das seis galáxias e o buraco negro. “Acreditamos ter visto apenas a ponta do icebergue e pensamos que as poucas galáxias que descobrimos até agora em torno deste buraco negro supermassivo sejam apenas as mais brilhantes,” comentou a co-autora Barbara Balmaverde, astrónoma do INAF em Torino, Itália.

Estes resultados contribuem para compreendermos como é que buracos negros supermassivos e grandes estruturas cósmicas se formam e evoluem. O Extremely Large Telescope do ESO, atualmente em construção no Chile, com os seus poderosos instrumentos será capaz de continuar este trabalho de investigação ao observar galáxias ainda mais ténues em torno de buracos negros supermassivos no Universo primordial.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z = 6.31 quasar SDSS J1030+0524” publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202039045).

A equipa é composta por M. Mignoli (INAF, Bologna, Itália), R. Gilli (INAF, Bologna, Itália), R. Decarli (INAF, Bologna, Itália), E. Vanzella (INAF, Bologna, Itália), B. Balmaverde (INAF, Pino Torinese, Itália), N. Cappelluti (Department of Physics, University of Miami, Florida, EUA), L. Cassarà (INAF, Milano, Itália), A. Comastri (INAF, Bologna, Itália), F. Cusano (INAF, Bologna, Itália), K. Iwasawa (ICCUB, Universitat de Barcelona & ICREA, Barcelona, Espanha), S. Marchesi (INAF, Bologna, Itália), I. Prandoni (INAF, Istituto di Radioastronomia, Bologna, Itália), C. Vignali (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna, Itália & INAF, Bologna, Itália), F. Vito (Scuola Normale Superiore, Pisa, Itália), G. Zamorani (INAF, Bologna, Itália), M. Chiaberge (Space Telescope Science Institute, Maryland, EUA), C. Norman (Space Telescope Science Institute & Johns Hopkins University, Maryland, EUA).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Email: roberto.gilli@inaf.it

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Pino Torinese, Italy
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2016, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.