Recentemente, astrônomos identificaram evidências de como buracos negros supermassivos conseguem continuar recebendo matéria mesmo após liberarem enormes quantidades de energia. A descoberta foi feita com observações do Telescópio Espacial James Webb na galáxia NGC 4696, localizada no centro do Aglomerado de Centauro.
O estudo, liderado por pesquisadores da Université de Montréal com participação da Michigan State University, mostrou estruturas de gás que conectam a região externa da galáxia ao disco que alimenta o buraco negro central. A análise revelou um fluxo contínuo de material em direção ao núcleo galáctico.
Os resultados, publicados no The Astrophysical Journal Letters, ajudam a explicar um dos principais enigmas da astronomia: como esses objetos conseguem lançar jatos capazes de aquecer seu ambiente e, ao mesmo tempo, continuar recebendo combustível para crescer.
Imagens do James Webb revelam a rota do combustível cósmico
Quase todas as grandes galáxias conhecidas abrigam um buraco negro supermassivo em seu centro. Esses objetos podem ter massas equivalentes a milhões ou bilhões de vezes a do Sol e, quando acumulam matéria ao redor, passam a liberar intensos jatos de energia conhecidos como núcleos ativos de galáxias.
O problema que intrigava os cientistas era entender como esse processo poderia se sustentar. A energia liberada pelos jatos aquece o gás ao redor do buraco negro, o que teoricamente deveria impedir que esse mesmo material voltasse a se aproximar do centro galáctico.
A explicação mais aceita apontava para um mecanismo de autorregulação: parte do gás aquecido perderia energia, esfriaria e se condensaria em longos filamentos, que posteriormente retornariam ao núcleo da galáxia para alimentar novamente o buraco negro.
Para verificar essa hipótese, os pesquisadores escolheram a NGC 4696, uma galáxia situada a cerca de 145 milhões de anos-luz da Terra e considerada um dos melhores ambientes para investigar a interação entre buracos negros ativos e suas galáxias hospedeiras.
Com quase oito horas de observação usando o instrumento NIRSpec, do James Webb, a equipe conseguiu criar mapas detalhados do movimento do gás próximo à região dominada pela influência do buraco negro. A resolução alcançada permitiu observar estruturas com aproximadamente 30 anos-luz de extensão.
Os dados revelaram que uma estrutura em formato de “S” observada na região central da galáxia corresponde, na verdade, a um disco de gás em rotação ao redor do buraco negro supermassivo. Esse disco possui cerca de 800 anos-luz de largura e apresenta material circulando a velocidades de até 600 quilômetros por segundo.
A observação mais importante foi a identificação de uma ligação física entre esse disco e um dos grandes filamentos de gás que atravessam a galáxia. O material parece percorrer esse caminho até chegar ao disco central, onde serve como fonte de alimentação para o buraco negro.
Um ciclo que mantém o crescimento dos buracos negros
A pesquisa reforça uma visão em que os buracos negros supermassivos funcionam dentro de um ciclo contínuo. Os jatos lançados pelo núcleo ativo transferem energia para o gás ao redor, que posteriormente esfria e forma estruturas alongadas capazes de retornar ao centro da galáxia.
Esses filamentos podem alcançar milhares de anos-luz de comprimento, enquanto alguns apresentam apenas algumas centenas de anos-luz de largura. Segundo os pesquisadores, forças magnéticas ajudam a reduzir a rotação do gás durante sua queda, permitindo que ele seja direcionado para regiões próximas ao buraco negro.
A matéria acumulada forma então um disco giratório, que abastece o objeto central. O buraco negro volta a emitir seus jatos energéticos e reinicia o processo, estabelecendo uma espécie de mecanismo de controle entre o crescimento do buraco negro e a evolução da galáxia.
Para verificar se esse cenário era consistente, os cientistas também realizaram simulações computacionais avançadas. Os resultados reproduziram um comportamento semelhante ao observado pelo James Webb, oferecendo uma confirmação independente para o modelo proposto.
A professora de física e astronomia da Michigan State University, Megan Donahue, destacou a dimensão dos dados obtidos pelo telescópio e o esforço coletivo para interpretar essas novas informações. “As observações do JWST estão oferecendo milhares de novos fatos e medições, e posso dizer que é muita coisa para absorver”, afirmou a pesquisadora, em declaração divulgada pela universidade.
O professor de Física e Astronomia da Michigan State University, Mark Voit, também comentou a relevância da descoberta. Ele explicou que cálculos feitos pelo grupo da instituição indicavam que campos magnéticos poderiam ajudar a conduzir gás frio até os maiores buracos negros do universo, e avaliou que as imagens do James Webb mostram esse mecanismo em funcionamento.
O post Buracos negros supermassivos: como se formam os maiores monstros do Universo? apareceu primeiro em Olhar Digital.