As galáxias não estão espalhadas aleatoriamente pelo Universo. Elas juntam-se não só em enxames, mas em vastas estruturas filamentares interligadas, com gigantescos vazios estéreis pelo meio. Esta "teia cósmica" começou por ser ténue e foi-se tornando mais distinta ao longo do tempo, à medida que a gravidade ia juntando a matéria.

Os astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriram um arranjo filamentoso de 10 galáxias que existia apenas 830 milhões de anos após o Big Bang. A estrutura com 3 milhões de anos-luz de comprimento é ancorada por um quasar luminoso - uma galáxia com um buraco negro ativo e supermassivo no seu núcleo. A equipa pensa que o filamento acabará por evoluir para um enxame massivo de galáxias, muito semelhante ao conhecido Enxame de Coma no Universo próximo.

"Fiquei surpreendido com o comprimento e com a fina espessura deste filamento", disse o membro da equipa Xiaohui Fan da Universidade do Arizona em Tucson. "Estava à espera de encontrar alguma coisa, mas não esperava uma estrutura tão longa e tão fina".

"Esta é uma das primeiras estruturas filamentares que alguma vez se encontrou associada a um quasar distante", acrescentou Feige Wang da Universidade do Arizona em Tucson, o investigador principal deste programa.

Esta 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. No total, o programa vai observar 25 quasares que existiram nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang, uma época conhecida como a Época da Reionização.

"As últimas duas décadas de investigação em cosmologia deram-nos uma compreensão robusta de como a teia cósmica se forma e evolui. O ASPIRE pretende compreender como incorporar o aparecimento dos primeiros buracos negros massivos na nossa história atual da formação da estrutura cósmica", explicou Joseph Hennawi, membro da equipa, da Universidade da Califórnia, em Santa Barbara.

Monstros em crescimento

Outra parte do estudo investiga as propriedades de oito quasares no Universo jovem. A equipa confirmou que os seus buracos negros centrais, que existiram menos de mil milhões de anos após o Big Bang, têm uma massa que varia entre 600 milhões e 2 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Os astrónomos continuam a procurar evidências que expliquem como é que estes buracos negros podem crescer tão rapidamente.

"Para formar estes buracos negros supermassivos em tão pouco tempo, é necessário satisfazer dois critérios. Em primeiro lugar, é necessário começar a crescer a partir de um buraco negro 'semente' massivo. Em segundo lugar, mesmo que esta semente comece com uma massa equivalente a mil sóis, ainda precisa de acrescentar um milhão de vezes mais matéria ao ritmo máximo possível durante toda a sua vida", explicou Wang.

"Estas observações sem precedentes estão a fornecer pistas importantes sobre a forma como os buracos negros são formados. Aprendemos que estes buracos negros estão situados em galáxias jovens e massivas que fornecem o reservatório de combustível para o seu crescimento," disse Jinyi Yang da Universidade do Arizona, que está a liderar o estudo dos buracos negros com o ASPIRE.

O Webb também forneceu as melhores evidências até à data de como os primeiros buracos negros supermassivos regulam, potencialmente, a formação de estrelas nas suas galáxias. Enquanto os buracos negros supermassivos acretam matéria, podem também gerar enormes fluxos de material. Estes ventos podem estender-se muito para além do próprio buraco negro, a uma escala galáctica, e podem ter um impacto significativo na formação estelar.

"Os ventos fortes dos buracos negros podem suprimir a formação de estrelas na galáxia hospedeira. Tais ventos têm sido observados no Universo próximo, mas nunca foram observados diretamente na Época da Reionização", disse Yang. "A escala do vento está relacionada com a estrutura do quasar. Nas observações do Webb, estamos a ver que esses ventos existiam no Universo primitivo".

Estes resultados foram publicados dia 29 de junho em dois artigos da revista The Astrophysical Journal Letters.

// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

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