Levantamento do JWST revela menos buracos negros supermassivos ativos do que se pensava

Um levantamento, pela Universidade do Kansas, de uma faixa do cosmos utilizando o Telescópio Espacial James Webb, revelou que os NGAs (núcleos galácticos ativos) - buracos negros supermassivos que estão a aumentar rapidamente de tamanho - são mais raros do que muitos astrónomos supunham anteriormente. 

Ilustração de um NGA (núcleo galáctico ativo). Crédito: ESA/NASA, project AVO e Paolo Padovani

As descobertas, efetuadas com o instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) do JWST, sugerem que o nosso Universo pode ser um pouco mais estável do que se pensava. O trabalho também fornece informações sobre observações de galáxias ténues, as suas propriedades e os desafios na identificação de NGAs. Um novo artigo detalhando a investigação do JWST, realizada sob os auspícios do programa CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), foi disponibilizado no site arXiv, antes da publicação formal revista por pares na revista The Astrophysical Journal. 

O trabalho, liderado por Allison Kirkpatrick, professora assistente de física e astronomia na Universidade do Kansas, centrou-se numa zona do cosmos há muito estudada, designada por Faixa de Groth Estendida, situada entre as constelações de Ursa Maior e Boieiro. Mas os exames anteriores da área tiveram por base uma geração menos poderosa de telescópios espaciais. 

"As nossas observações foram feitas nos passados meses de junho e dezembro e o nosso objetivo era caracterizar o aspeto das galáxias durante o apogeu da formação estelar no Universo", disse Kirkpatrick. 

"Trata-se de uma retrospetiva de 7 a 10 mil milhões de anos no passado. Utilizámos o MIRI do Telescópio Espacial James Webb para observar a poeira em galáxias que existiam há 10 mil milhões de anos e essa poeira pode esconder a formação estelar em curso e pode esconder buracos negros supermassivos em crescimento. Por isso, realizei o primeiro levantamento para procurar estes buracos negros supermassivos escondidos nos centros destas galáxias". 

Embora todas as grandes galáxias tenham um buraco negro supermassivo no seu centro, os NGAs são agitações mais espetaculares que atraem ativamente gases e apresentam uma luminosidade que não existe nos buracos negros típicos. 

Kirkpatrick e muitos outros astrofísicos previram que o estudo de alta resolução do JWST iria localizar muitos mais NGAs do que um levantamento anterior, realizado com o Telescópio Espacial Spitzer. No entanto, mesmo com o aumento de potência e sensibilidade do MIRI, foram encontrados poucos NGAs adicionais no novo estudo.

"Os resultados eram completamente diferentes dos que eu tinha previsto, o que me levou à primeira grande surpresa", disse Kirkpatrick. "Uma revelação importante foi a escassez de buracos negros supermassivos em rápido crescimento. Esta descoberta suscitou questões sobre o paradeiro destes objetos. 

Observação do MIRI (painel da direita) do JWST juntamente com observações IRAC (Infrared Array Camera, meio) e MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer, esquerda) da mesma região, mas pelo Spitzer. Crédito: Kirkpatrick, et. al.

Acontece que estes buracos negros estão provavelmente a crescer a um ritmo mais lento do que se pensava anteriormente, o que é intrigante, considerando que as galáxias que examinei se assemelham à nossa Via Láctea do passado. As observações anteriores com o Spitzer apenas nos permitiram estudar as galáxias mais brilhantes e massivas com buracos negros supermassivos de rápido crescimento, tornando-os fáceis de detetar". 

Kirkpatrick disse que um mistério importante na astronomia reside na compreensão de como os buracos negros supermassivos típicos, como os que se encontram em galáxias como a Via Láctea, crescem e influenciam a sua galáxia hospedeira. 

"As descobertas do estudo sugerem que estes buracos negros não estão a crescer rapidamente, absorvendo material limitado e talvez não tenham um impacto significativo nas galáxias que os acolhem", afirmou. 

"Esta descoberta abre uma perspetiva totalmente nova sobre o crescimento dos buracos negros, uma vez que a nossa compreensão atual se baseia em grande parte nos buracos negros mais massivos das maiores galáxias, que têm efeitos significativos nas suas hospedeiras, mas os buracos negros mais pequenos destas galáxias provavelmente não têm." 

Outro resultado surpreendente foi a ausência de poeira nestas galáxias, disse a astrónoma da Universidade do Kansas. 

"Usando o JWST, podemos identificar galáxias muito mais pequenas do que nunca, incluindo galáxias do tamanho da Via Láctea ou mesmo mais pequenas, o que era anteriormente impossível a estas distâncias cósmicas", disse Kirkpatrick. "Normalmente, as galáxias mais massivas têm poeira abundante devido às suas rápidas taxas de formação estelar. 

Eu tinha assumido que as galáxias de menor massa também conteriam quantidades substanciais de poeira, mas afinal não, desafiando as minhas expetativas e fornecendo outra descoberta intrigante." 

De acordo com Kirkpatrick, o trabalho muda a compreensão de como as galáxias crescem, particularmente no que diz respeito à Via Láctea. 

"O nosso buraco negro parece não ter qualquer atividade", disse. "Uma questão importante em relação à Via Láctea é saber se alguma vez esteve ativa ou se passou por uma fase NGA. Se a maioria das galáxias, como a nossa, não têm NGAs detetáveis, isso pode implicar que o nosso buraco negro nunca esteve mais ativo no passado. 

Em última análise, este conhecimento ajudará a limitar e a medir as massas dos buracos negros, lançando luz sobre as origens do crescimento dos buracos negros, que continuam a ser uma questão sem resposta".

Fonte: Astronomia OnLine