Durante os primeiros bilhaµes de anos do universo, os ventos soprados por buracos negros supermassivos nos centros das gala¡xias eram muito mais frequentes e mais poderosos do que os observados nas gala¡xias de hoje, cerca de 13 bilhaµes de anos depois. Esses ventos eram tão poderosos que retardaram o crescimento dos buracos negros supermassivos de onde se originaram. Estes são os resultados de um estudo liderado por três pesquisadores do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) em Trieste, publicado nesta sexta-feira (13) na revista Nature .

O trabalho baseia-se nas observações de 30 quasares observados com o Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. Quasares são fontes extremamente brilhantes e pontuais nos núcleos de gala¡xias distantes , cuja emissão surge da intensa atividade dos buracos negros supermassivos centrais sugando a matéria circundante. As gala¡xias hospedeiras desses quasares foram observadas em torno do amanhecer ca³smico, quando o universo tinha entre 500 milhões e 1 bilha£o de anos.

"Pela primeira vez, medimos a fração de quasares no universo jovem exibindo ventos de buracos negros", diz Manuela Bischetti, pesquisadora do INAF em Trieste e primeira autora do novo estudo. "Ao contra¡rio do que observamos no universo mais pra³ximo de nós, descobrimos que os ventos dos buracos negros no universo jovem são muito frequentes, tem altas velocidades de até17% da velocidade da luz e injetam grandes quantidades de energia em sua gala¡xia hospedeira. "

Cerca de metade dos quasares observados nesta pesquisa mostram ventos de buracos negros, que são muito mais frequentes e 20 vezes mais poderosos do que os conhecidos nos quasares do cosmos mais pra³ximo quando o universo tinha cerca de 4 bilhaµes de anos.

“Observações de buracos negros no universo jovem mostram que eles crescem muito mais rápido do que suas gala¡xias hospedeiras, enquanto no universo local, sabemos que buracos negros e gala¡xias coevoluem”, acrescenta a coautora Chiara Feruglio, pesquisadora do INAF em Trieste. "Isso implica que um mecanismo deve ter agido em algum ponto do universo, retardando o crescimento dos buracos negros. Nossas observações nos permitiram identificar esse mecanismo nos ventos dos buracos negros produzidos quando o universo tinha 0,5 a 1 bilha£o de anos."

A energia injetada pelos ventos teria sido capaz de interromper o acranãscimo de matéria no buraco negro, retardando seu crescimento e iniciando uma fase de "evolução comum" entre o buraco negro e sua gala¡xia hospedeira. “Este estudo permitiu-nos identificar a anãpoca na história do universo durante a qual o impacto dos ventos dos buracos negros começou a ser significativo”, acrescenta Bischetti. "Isto tem um enorme impacto no nosso conhecimento das fases iniciais de crescimento dos buracos negros e das suas gala¡xias hospedeiras, estabelecendo fortes restrições aos modelos que descrevem a formação das primeiras gala¡xias."

Uma descoberta totalmente inesperada, foi possibilitada pelos dados de alta qualidade do instrumento Xshooter instalado no VLT no contexto de um grande programa do ESO com cerca de 250 horas de observações.

"Quasares estãoentre os objetos mais brilhantes observa¡veis ​​no ini­cio do universo , mas devido a  sua distância, eles são bastante fracos em termos de magnitude observada", explica a coautora Valentina D'Odorico do INAF em Trieste, afiliado a  Scuola Normale Superiore em Pisa. e investigador principal do programa de observação em que o estudo se baseia. "O grande investimento de tempo dedicado a  observação desses objetos e as capacidades únicas do X-shooter em termos de eficiência, cobertura de comprimento de onda e poder de resolução nos permitiram obter espectros de muito boa qualidade que permitiram esse resultado interessante."

"Ha¡ alguns anos temos indicações de que buracos negros 1 bilha£o de vezes mais massivos que o Sol podem lana§ar ventos poderosos que viajam a uma velocidade igual a 20% da velocidade da luz em seus arredores", acrescenta Andrea Ferrara. , professor da Scuola Normale Superiore (SNS) e coautor do estudo. "Hoje, temos a confirmação disso graças aos dados obtidos com um telesca³pio europeu por uma equipe com forte cunho e liderana§a italianos. O SNS contribuiu no lado da interpretação tea³rica. A descoberta desses espetaculares ventos gala¡cticos em tempos tão remotos pode ter teve implicações enormes e ainda inexploradas para o nascimento e evolução de gala¡xias como a nossa. Vamos abordar essas questões na continuação deste estudo."

O programa não foi originalmente projetado para esse objetivo cienta­fico, mas para estudar principalmente o gás intergala¡ctico no universo primitivo. Com base em informações de quasares mais pra³ximos , tais ventos eram considerados raros. "Felizmente, costuma¡vamos dizer que, porque essas caracteri­sticas complicam a reconstrução da emissão intra­nseca do quasar, elas eram indesejadas pelos astrônomos em nossa colaboração que estudam o meio intergala¡ctico ao longo da linha de visão", diz D'Odorico. “Inesperadamente, descobrimos que esses ventos são muito comuns no universo jovem , o que complicou nossa análise, mas nos ofereceu a oportunidade de descobrir um resultado muito importante”.