O processo pelo qual a matéria escura transforma buracos negros supermassivos em quasares de alta energia ocorreu ao longo da história, influenciando a evolução passada do universo. Existe um buraco negro supermassivo no centro de cada galáxia. Depois de ultrapassarem um determinado tamanho, esses buracos negros tornam-se ativos, emitem grandes quantidades de radiação e são chamados de quasares. Pensa-se que a activação destes quasares se deve à presença de halos massivos de matéria escura (DMH) em torno das galáxias, que atraem matéria para o centro da galáxia e fornecem energia ao buraco negro.
Uma equipa de investigação da Universidade de Tóquio descobriu que os quasares, influenciados pelo halo de matéria escura circundante, têm padrões de ativação consistentes ao longo da história do Universo. Esta pesquisa fornece novos insights sobre a formação e crescimento de buracos negros e a evolução mais ampla do universo.
Uma equipa de investigadores, incluindo cientistas da Universidade de Tóquio, pesquisou centenas de quasares antigos pela primeira vez e descobriu que este comportamento é notavelmente consistente ao longo da história. Isto é surpreendente porque muitos processos em grande escala mudam ao longo da vida do universo, de modo que os mecanismos de ativação dos quasares podem ter implicações na evolução de todo o universo.
Medindo halos de matéria escura
Medir a massa de um halo de matéria escura não é fácil; é uma substância notoriamente evasiva, e a palavra “matéria” não é um exagero para descrevê-la, porque as propriedades reais da matéria escura ainda não são conhecidas. Só sabemos que existe devido à sua influência gravitacional em grandes estruturas como as galáxias. Portanto, a matéria escura só pode ser medida observando a sua influência gravitacional nas coisas. Isto inclui a forma como a matéria escura atrai ou afeta o movimento dos objetos, ou o efeito de lente (curvatura da luz) dos objetos atrás de uma região semelhante à matéria escura.
Este desafio torna-se ainda maior a distâncias maiores, porque a luz de fenómenos mais distantes e mais antigos pode ser muito ténue. Mas isso não impediu o professor Nobuge Kashiwagawa, do Departamento de Astronomia, e a sua equipa de tentarem responder a uma questão de longa data na astronomia: como nascem os buracos negros e como crescem?
Os investigadores estão particularmente interessados em explorar questões relacionadas com buracos negros supermassivos, o maior tipo de buraco negro que existe no centro de cada galáxia. Estudá-los seria muito difícil se não fosse pelo fato de que alguns buracos negros supermassivos são tão massivos que começam a ejetar jatos de material ou bolas de radiação extremamente poderosos, tornando-se em ambos os casos o que chamamos de quasares. Estes quasares são tão poderosos que agora podemos observá-los com tecnologia moderna, mesmo a grandes distâncias.
Resultados e significado da pesquisa
Baichuan disse: "Medimos pela primeira vez a massa típica do halo de matéria escura que circunda os buracos negros ativos no universo há cerca de 13 bilhões de anos. Descobrimos que a massa DMH dos quasares é muito estável, cerca de 10 trilhões de vezes a massa do sol. Já medimos a massa mais recente em torno dos quasares. O DMH fez medições que são surpreendentemente semelhantes ao que vemos em quasares mais antigos, o que é interessante porque mostra que existe uma massa DMH característica que parece ativar quasares, quer isso tenha acontecido há bilhões de anos ou agora."
Os quasares distantes parecem tênues porque a luz que os deixou há muito tempo se espalhou, foi absorvida pelo material interveniente e esticada em comprimentos de onda infravermelhos quase invisíveis pela expansão de longo prazo do universo. Portanto, Hashikawa e sua equipe começaram a pesquisar o céu em 2016 usando uma variedade de instrumentos diferentes, o mais importante dos quais é o Telescópio Japonês Subaru no Havaí, EUA.
Kashiwakawa disse: "O telescópio Subaru atualizado pode ver mais longe do que antes, mas podemos aprender mais expandindo projetos de observação internacional. O Observatório Vera-C-Rubin nos Estados Unidos e até mesmo o satélite espacial Euclides da União Europeia lançado este ano irão varrer uma faixa maior do céu e descobrir mais DMHs em torno de quasares. Podemos compreender mais completamente a relação entre galáxias e buracos negros supermassivos. Isto pode nos ajudar a entender como os buracos negros se formam e crescem."