As galáxias não estão distribuídas aleatoriamente pelo universo. Elas formam agrupamentos e estruturas filamentares vastas e interconectadas. Estas estruturas são separadas por imensos vazios estéreis, formando uma “teia cósmica”. A teia cósmica começou tênue e tornou-se mais distinta ao longo do tempo devido à ação da gravidade.
Astrônomos utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriram uma estrutura filamentar composta por 10 galáxias. Estas galáxias existiam apenas 830 milhões de anos após o big bang. A estrutura, que se estende por 3 milhões de anos-luz, é ancorada por um quasar luminoso, uma galáxia com um buraco negro supermassivo ativo em seu núcleo.
A equipe de pesquisa acredita que este filamento evoluirá para um aglomerado massivo de galáxias, semelhante ao bem conhecido Aglomerado de Coma no universo próximo. A extensão e estreiteza do filamento surpreenderam os pesquisadores. Esta é uma das estruturas filamentares mais antigas encontradas associadas a um quasar distante.
A descoberta faz parte do projeto ASPIRE (A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era), cujo principal objetivo é estudar os ambientes cósmicos dos primeiros buracos negros. O programa observará 25 quasares que existiam dentro do primeiro bilhão de anos após o big bang, período conhecido como Época da Reionização.
ASPIRE tem como objetivo entender como incorporar o surgimento dos primeiros buracos negros supermassivos em nossa atual compreensão da formação da estrutura cósmica. Outra parte do estudo investiga as propriedades de oito quasares no jovem universo. A equipe confirmou que seus buracos negros centrais, que existiam menos de um bilhão de anos após o big bang, variam em massa de 600 milhões a 2 bilhões de vezes a massa do nosso Sol.
Os astrônomos continuam buscando evidências para explicar como esses buracos negros puderam crescer tão grandes tão rapidamente. Para formar esses buracos negros supermassivos em tão pouco tempo, dois critérios devem ser satisfeitos. Primeiro, o crescimento deve começar a partir de um ‘semente’ de buraco negro massivo. Segundo, mesmo que esta semente comece com uma massa equivalente a mil sóis, ainda precisa acumular um milhão de vezes mais matéria na taxa máxima possível durante toda a sua vida.
As observações estão fornecendo pistas importantes sobre como os buracos negros são montados. Esses buracos negros estão situados em galáxias jovens massivas que fornecem o combustível para seu crescimento. Webb também forneceu a melhor evidência até agora de como os primeiros buracos negros supermassivos potencialmente regulam a formação de estrelas em suas galáxias.
Enquanto os buracos negros supermassivos acumulam matéria, eles também podem alimentar tremendos fluxos de material. Esses ventos podem se estender muito além do próprio buraco negro, em uma escala galáctica, e podem ter um impacto significativo na formação de estrelas. Ventos fortes de buracos negros podem suprimir a formação de estrelas na galáxia hospedeira. Tais ventos foram observados no universo próximo, mas nunca foram diretamente observados na Época da Reionização.
A escala do vento está relacionada à estrutura do quasar. Nas observações de Webb, foi visto que tais ventos existiam no universo primitivo. A estrutura filamentar de galáxias é uma descoberta significativa para entender a estrutura do universo. O projeto ASPIRE está contribuindo para a compreensão dos primeiros buracos negros.
O estudo dos quasares no jovem universo está lançando luz sobre as propriedades dos primeiros buracos negros. A formação de buracos negros supermassivos é um processo complexo que envolve ‘sementes’ de buracos negros massivos e a rápida acumulação de matéria. O papel dos buracos negros na formação de estrelas está se tornando mais claro, com seus ventos potencialmente suprimindo a formação de estrelas.
As observações do telescópio Webb estão fornecendo insights sem precedentes sobre o universo primitivo. Estes avanços na compreensão da formação e evolução do universo são fundamentais para a cosmologia e para a nossa compreensão do nosso lugar no cosmos. A descoberta de estruturas filamentares de galáxias e a investigação dos primeiros buracos negros estão expandindo nosso conhecimento do universo primitivo e fornecendo pistas valiosas sobre a formação de estruturas cósmicas e a evolução dos buracos negros.
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