Resumo:
A mais recente investigação realizada por astrónomos descobriu que a energia transportada pelo forte "vento do buraco negro" gerado por buracos negros supermassivos pode exceder em muito as estimativas anteriores, e o seu âmbito de influência pode mesmo estender-se a uma área a cerca de 300.000 anos-luz de distância do buraco negro, afectando todo o ambiente do aglomerado de galáxias. Esta descoberta mostra que os buracos negros não são apenas objetos cósmicos que engolem a matéria circundante. Eles também podem liberar enormes quantidades de energia e ter um impacto profundo no movimento do gás para longe da galáxia onde estão localizados.
No passado, os cientistas geralmente acreditavam que o fluxo de gás em alta velocidade produzido por buracos negros supermassivos ativos afetava principalmente a galáxia hospedeira onde ele reside. Como o tamanho do buraco negro em si é muito pequeno em relação a toda a galáxia, os astrónomos há muito que acreditam que este feedback energético se limita principalmente aos arredores do buraco negro e dentro da galáxia hospedeira. No entanto, uma equipa de investigação da Universidade de Tohoku, da Universidade de Kanazawa, da Universidade Metropolitana de Tóquio e de outras instituições descobriu, através de novas observações de raios-X, que a situação pode ser completamente diferente.
Os pesquisadores estão de olho no quasar de número H1821+643. Este corpo celeste está localizado na direção de Draco, a cerca de 3,4 bilhões de anos-luz da Terra. É um corpo celeste extremamente brilhante impulsionado por um buraco negro supermassivo que devora grandes quantidades de gás. H1821+643 não existe isoladamente. Ele está localizado no centro de um aglomerado de galáxias e seu buraco negro central libera energia continuamente para o ambiente circundante.
A equipe de pesquisa usou o satélite XRISM (Missão de Imagem e Espectroscopia de Raios-X), lançado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão em 2023, para observar o H1821+643 e o gás de alta temperatura ao seu redor. O XRISM possui resolução espectral de raios X extremamente alta e pode determinar a velocidade do movimento do gás e o grau de turbulência analisando as linhas espectrais de raios X produzidas por íons de ferro ionizados em gases de alta temperatura.
Os pesquisadores descobriram que o gás de alta temperatura ao redor do buraco negro não está em estado estático, mas exibe um movimento turbulento muito violento. Este movimento não se limita ao interior da galáxia hospedeira onde o buraco negro está localizado, mas estende-se a uma área a cerca de 300.000 anos-luz de distância do buraco negro, muito além da escala de uma única galáxia.
A julgar pelos resultados da observação, a energia libertada pelo buraco negro espalha-se através de um forte fluxo de gás e continua a agitar o gás de alta temperatura circundante. Os investigadores calcularam que a energia transportada por estas turbulências é cerca de 100 vezes maior do que as estimativas anteriores, e a sua energia total é equivalente à energia libertada por milhares de milhões de explosões de supernovas.
Satoshi Yamada, o primeiro autor do estudo e professor assistente do Instituto de Ciência Interdisciplinar de Fronteira da Universidade de Tohoku, disse que as pessoas geralmente estão mais familiarizadas com o aspecto de "engolir" dos buracos negros, mas enquanto acumulam gás, os buracos negros também ejetam gás e energia na forma de "ventos" fortes. No passado, pensava-se que este vento estava confinado principalmente ao interior da galáxia hospedeira, mas este estudo mostra que a sua força real é muito maior do que se entendia anteriormente e pode afetar o ambiente cósmico mais amplo.
Este fenômeno é de grande importância para a compreensão da evolução de galáxias e aglomerados de galáxias. Embora os buracos negros supermassivos sejam extremamente pequenos em comparação com as galáxias, a energia que libertam pode impulsionar movimentos de gás em grande escala. O movimento do gás em alta temperatura afetará a distribuição, a temperatura e a circulação de energia da matéria ao redor da galáxia. Portanto, os buracos negros podem participar desta forma na regulação da evolução de toda a galáxia e do ambiente circundante.
Esse tipo de processo costuma ser chamado de "feedback de buraco negro". Quando o gás ao redor do buraco negro continua a cair no disco de acreção e é eventualmente engolido pelo buraco negro, uma energia extremamente enorme será liberada, parte da qual será reinjetada no espaço circundante na forma de radiação, jatos ou fluxos de gás em alta velocidade. Este feedback pode aquecer o gás circundante e inibir o resfriamento adicional de parte do gás e a formação de novas estrelas, por isso é considerado um dos mecanismos importantes para explicar a evolução das galáxias.
O que é particularmente importante nesta observação é que os investigadores não só descobriram o forte fluxo de energia produzido pelo buraco negro, mas também rastrearam diretamente sinais do impacto desta energia no ambiente em grande escala. A equipa de investigação acredita que isto equivale à primeira demonstração clara de que os buracos negros podem afectar o ambiente cósmico mais amplo através de uma “onda de choque” extremamente poderosa.
O artigo de investigação salienta que o gás de alta temperatura na região de H1821+643 apresenta um alargamento da linha espectral mais óbvio do que os aglomerados de galáxias típicos, o que significa que há uma forte turbulência no interior do gás. Através de uma análise detalhada das linhas espectrais de raios X dos iões de ferro, os investigadores foram capazes de determinar que estes movimentos de gás não eram perturbações normais dentro do aglomerado de galáxias, mas estavam intimamente relacionados com a energia libertada pelo quasar central.
Este resultado também altera ainda mais a compreensão dos cientistas sobre a relação entre os buracos negros e o ambiente que os rodeia. No passado, os buracos negros eram frequentemente retratados como uma espécie de "armadilha gravitacional" cósmica que engole matéria continuamente, mas, na verdade, os buracos negros supermassivos que estão se acumulando ativamente também podem ser fontes de produção de energia extremamente poderosas no universo. Eles podem transportar enormes quantidades de energia de sua própria vizinhança para centenas de milhares de anos-luz de distância, afetando assim o movimento de gás em outras galáxias e até mesmo em aglomerados de galáxias inteiros.
Os investigadores afirmaram que serão necessárias mais observações no futuro para determinar melhor quanto espaço o feedback do buraco negro pode afectar e como esta transferência de energia altera a circulação da matéria e dos elementos no aglomerado de galáxias. À medida que equipamentos de observação de raios X de alta resolução, como o XRISM, continuam a funcionar, espera-se que os astrónomos estudem buracos negros supermassivos mais activos e comparem os fluxos produzidos por diferentes buracos negros e o seu âmbito de influência.
O resultado desta pesquisa foi publicado na revista "Nature Astronomy" em 28 de julho de 2026. Os resultados da pesquisa mostram que os buracos negros supermassivos no universo não são apenas o fim da matéria, mas também podem ser um importante motor para o transporte de enormes quantidades de energia para o ambiente cósmico. Um buraco negro muito menor que a galáxia hospedeira pode empurrar a energia equivalente à explosão de bilhões de estrelas para 300 mil anos-luz de distância. O feedback energético nesta escala está se tornando uma pista importante para a compreensão da evolução da estrutura do universo.
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