Com a ajuda do Very Large Telescope (VLT) do ESO, astrônomos encontraram seis galáxias em torno de um buraco negro supermassivo quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos. Esta é a primeira vez que um agrupamento tão próximo foi visto logo após o Big Bang e a descoberta nos ajuda a entender melhor como buracos negros supermassivos, um dos quais existe no centro de nossa Via Láctea, formado e cresceu para seus tamanhos enormes tão rapidamente. Ele apóia a teoria de que os buracos negros podem crescer rapidamente em grandes, estruturas em forma de teia que contêm bastante gás para abastecê-las.

"Esta pesquisa foi impulsionada principalmente pelo desejo de compreender alguns dos objetos astronômicos mais desafiadores - buracos negros supermassivos no início do Universo. Esses são sistemas extremos e até o momento não tivemos nenhuma boa explicação para sua existência, "disse Marco Mignoli, astrônomo do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) em Bolonha, Itália, e principal autor da nova pesquisa publicada hoje em Astronomia e Astrofísica .

As novas observações com o VLT do ESO revelaram várias galáxias em torno de um buraco negro supermassivo, tudo deitado em uma "teia de aranha" cósmica de gás que se estende a mais de 300 vezes o tamanho da Via Láctea. "Os filamentos da teia cósmica são como fios de teia de aranha, "explica Mignoli." As galáxias se erguem e crescem onde os filamentos se cruzam, e fluxos de gás - disponíveis para abastecer as galáxias e o buraco negro supermassivo central - podem fluir ao longo dos filamentos. "

A luz desta grande estrutura semelhante a uma teia, com seu buraco negro de um bilhão de massas solares, veio até nós de uma época em que o Universo tinha apenas 0,9 bilhão de anos. "Nosso trabalho colocou uma peça importante no quebra-cabeça amplamente incompleto que é a formação e o crescimento desse extremo, ainda relativamente abundante, objetos tão rapidamente após o Big Bang, "diz o co-autor Roberto Gilli, também astrônomo do INAF em Bolonha, referindo-se a buracos negros supermassivos.

Os primeiros buracos negros, pensado ter se formado a partir do colapso das primeiras estrelas, deve ter crescido muito rápido para atingir massas de um bilhão de sóis nos primeiros 0,9 bilhões de anos de vida do Universo. Mas os astrônomos têm se esforçado para explicar como quantidades suficientemente grandes de "combustível de buraco negro" poderiam estar disponíveis para permitir que esses objetos crescessem até tamanhos enormes em tão pouco tempo. A estrutura recém-descoberta oferece uma explicação provável:a "teia de aranha" e as galáxias dentro dela contêm gás suficiente para fornecer o combustível de que o buraco negro central precisa para se tornar rapidamente um gigante supermassivo.

Mas como essas grandes estruturas semelhantes a teias se formaram em primeiro lugar? Os astrônomos acham que halos gigantes de matéria escura misteriosa são a chave. Acredita-se que essas grandes regiões de matéria invisível atraiam grandes quantidades de gás no início do Universo; juntos, o gás e a matéria escura invisível formam estruturas semelhantes a teias onde galáxias e buracos negros podem evoluir.

"Nossa descoberta dá suporte à ideia de que os buracos negros mais distantes e massivos se formam e crescem dentro de halos massivos de matéria escura em estruturas de grande escala, e que a ausência de detecções anteriores de tais estruturas foi provavelmente devido a limitações de observação, "diz Colin Norman, da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, NÓS, também co-autor do estudo.

As galáxias agora detectadas são algumas das mais fracas que os atuais telescópios podem observar. Esta descoberta exigiu observações ao longo de várias horas usando os maiores telescópios ópticos disponíveis, incluindo o VLT do ESO. Usando os instrumentos MUSE e FORS2 no VLT no Observatório do Paranal do ESO no Deserto do Atacama no Chile, a equipe confirmou a ligação entre quatro das seis galáxias e o buraco negro. "Acreditamos que acabamos de ver a ponta do iceberg, e que as poucas galáxias descobertas até agora em torno deste buraco negro supermassivo são apenas as mais brilhantes, "disse a co-autora Barbara Balmaverde, um astrônomo do INAF em Torino, Itália.

Esses resultados contribuem para a nossa compreensão de como buracos negros supermassivos e grandes estruturas cósmicas se formaram e evoluíram. Extremely Large Telescope do ESO, atualmente em construção no Chile, será capaz de desenvolver essa pesquisa observando muito mais galáxias mais fracas ao redor de buracos negros massivos no início do Universo usando seus instrumentos poderosos.