O JWST acaba de detectar buracos negros supermassivos reabastecendo. Esta não é apenas mais uma observação dos residentes mais famintos do cosmos. É a prova definitiva de um mecanismo que explica como eles ficaram tão grandes e tão rápidos depois do Big Bang.
Os buracos negros comem. Então eles vomitam. O universo, porém, possui um esquema de reciclagem que traz aquele vômito de volta à mesa.
Como funciona o ciclo cósmico da fome
Sabemos que galáxias com buracos negros massivos ficam em seus núcleos. Alguns estão quietos. Dormente. Eles bebem o gás e a poeira com moderação. Outros, entretanto, são Núcleos Galácticos Ativos (AGN). Estes são glutões. Eles se empanturram, criando os corações brilhantes de suas galáxias.
Mas há um custo. Esses gigantes festejantes lançam matéria para fora de seus pólos em jatos enormes. Isso elimina totalmente a matéria-prima – o próprio combustível para novas estrelas – da galáxia. A formação de estrelas é interrompida. A galáxia efetivamente morre.
Aqui está o paradoxo com o qual os astrónomos têm lutado durante anos: Como é que os primeiros buracos negros supermassivos cresceram até milhares de milhões de massas solares em menos de mil milhões de anos?
O tempo está do lado deles agora, com certeza. Mas no universo infantil? Na verdade. Mesmo as teorias de alimentação mais rápida sugerem que afastar o gás enquanto o consome deveria limitar o crescimento. Deve funcionar como uma dieta autoimposta. Se eles ejetarem o combustível para alimentar seus jatos, como poderão reiniciar?
Julie Hlavacek-Larrondo, líder da equipe da Université de Montréal, expressou melhor ao discutir as descobertas.
“O que o JWST está revelando é que os buracos negros são os recicladores cósmicos definitivos.”
Eles não estão apenas acumulando matéria. Eles liberam energia que aquece o ambiente. Mas esse calor não é definitivo. O gás esfria. Ele condensa. Ele cai de volta.
A armadilha do filamento
Imagine um rio. Um jato de buraco negro espalha material no halo galáctico. Por um tempo, ele fica à deriva, invisível e perdido. Então, a gravidade assume o controle. O material esfria em fitas longas e finas. Estes não são coelhinhos de poeira. São estruturas com centenas de anos-luz de largura, estendendo-se por milhares de anos-luz na escuridão.
Eles serpenteiam de volta ao centro da galáxia. Um disco é reformado. O buraco negro é alimentado novamente.
Esta não é uma refeição única. É um ciclo. Celebração. Fome. Celebração.
O buraco negro reinicia seus jatos. O ciclo pisca. Este mecanismo de feedback autorregulado explica como os buracos negros sustentam o crescimento sem violar os limites de velocidade cósmica. Até agora, não conseguíamos ver a ligação entre esses filamentos distantes e o próprio buraco. JWST apenas costurou a imagem.
Dentro da NGC 4696
Para provar esta teoria, os cientistas voltaram os olhos para a Terra. Não para isso. Bem perto dele.
NGC 4696 fica no coração do Aglomerado Centaurus. A 145 milhões de anos-luz de distância, é praticamente um vizinho em termos cósmicos. Abriga um AGN que intriga os astrônomos há décadas. O Hubble já viu uma estranha espiral de gás em forma de gancho perto do núcleo. Mas não capturou claramente a velocidade ou a estrutura.
O JWST entrou em cena com os olhos infravermelhos médios bem abertos.
Os resultados foram chocantes em sua precisão. O “gancho” é na verdade um vasto funil. O gás dentro dele se move a cerca de 600 quilômetros por segundo. Isso é 1,3 milhão de mph. O filamento se estende por cerca de 800 anos-luz de diâmetro, alimentando diretamente o buraco negro supermassivo situado no centro.
Não estamos mais adivinhando se o gás retornará. Vimos isso acontecer em alta definição. O buraco negro não está morrendo de fome. É a própria agricultura.
E ainda assim, as perguntas estão começando a se multiplicar. Quão comum é esse ciclo? Serão os enormes e antigos buracos negros dos primeiros mil milhões de anos apenas os pesos pesados de um processo cósmico padrão, ou será a receita para o crescimento ainda mais selvagem no campo profundo? O ciclo está fechado para NGC 469. O universo tem muito mais para contar.
