Buraco negro Porfirion emite energia por 23 milhões de anos-luz

Quem diria que a língua de um dragão poderia ser tão longa?

Astrônomos anunciaram na semana passada que descobriram um buraco negro emitindo energia por 23 milhões de anos-luz no espaço intergaláctico. Dois jatos, disparando em direções opostas, compõem o maior raio já visto no céu —cerca de 140 vezes mais longo que a largura da nossa própria galáxia Via Láctea, e mais de 10 vezes a distância da Terra até Andrômeda, a galáxia espiral grande mais próxima.

Observações de acompanhamento com telescópios ópticos rastrearam a erupção até uma galáxia a 7,5 bilhões de anos-luz de distância, que existia quando o Universo tinha menos da metade da sua idade atual de 14 bilhões de anos. No coração dessa galáxia havia um buraco negro expelindo energia equivalente à produção de mais de 1 trilhão de estrelas.

"A Via Láctea seria um pequeno ponto nessas duas gigantescas erupções," disse Martijn Oei, um pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Oei liderou a equipe que fez a descoberta, que foi relatada na Nature em 18 de setembro e anunciada na capa da revista com uma ilustração que lembra um pôster de "Star Wars". Os astrônomos nomearam o buraco negro de Porfirion, em homenagem a um gigante da mitologia grega —um filho de Gaia— que lutou contra os deuses e perdeu.

A descoberta levanta novas questões sobre como tais buracos negros poderiam afetar a evolução e a estrutura do Universo.

"Astrônomos acreditam que galáxias e seus buracos negros centrais coevoluem, e um aspecto chave disso é que os jatos podem espalhar enormes quantidades de energia que afetam o crescimento de suas galáxias hospedeiras e outras galáxias próximas," disse S. George Djorgovski, um astrônomo do Caltech que fez parte da equipe de pesquisa. "Esta descoberta mostra que seus efeitos podem se estender muito mais longe do que pensávamos."

Astrônomos estão acostumados a ver jatos disparando dos centros das galáxias. Mas a maioria dos jatos não se estende além de sua galáxia hospedeira, disse Oei.

"Porfirion mostra que coisas pequenas e grandes no Universo estão intimamente conectadas," acrescentou Oei. Se o jato fosse reduzido ao tamanho da Terra, o buraco negro teria apenas dois décimos de milímetro de diâmetro. "Esses jatos gigantes são realmente incríveis," disse ele. "É como se uma única ameba fosse capaz de gerar dois poderosos fluxos de energia do tamanho da Terra."

Paradoxalmente, buracos negros —poços cósmicos dos quais nem mesmo a luz pode escapar— podem ser os objetos mais brilhantes do Universo. Como qualquer pessoa com um desentupidor sabe, tentar forçar muita coisa muito rápido por um ralo pode fazer com que ele transborde, causando uma bagunça ao redor.

Com um buraco negro, gás e outros materiais ganham energia à medida que são atraídos para um disco quente girando próximo à sua borda. A pressão interna desse disco de acreção pode espremer parte da energia para fora através do espaço.

Isso é o que está acontecendo no centro de M87, uma galáxia elíptica gigante a cerca de 50 milhões de anos-luz da Terra que tem um pico de luz disparando de seu núcleo. A galáxia abriga um buraco negro 6 bilhões de vezes mais massivo que o Sol. (Em 2019, o Telescópio do Horizonte de Eventos capturou a primeira imagem dele.) Mas seu jato se estende por apenas cerca de 100 mil anos-luz antes de se dissolver em manchas de ruído de rádio.

Nos últimos anos, Oei e sua equipe têm mapeado o céu usando uma rede europeia de antenas de rádio conhecida como LOFAR, sigla para Low-Frequency Array. A equipe reuniu um exército de cientistas cidadãos para ajudar a examinar as imagens. Eles não estavam procurando por jatos gigantes de buracos negros, mas os encontraram mesmo assim. "Não tínhamos ideia de que havia tantos," disse Oei.

Em 2022, a equipe anunciou que havia encontrado uma pluma de plasma com 16 milhões de anos-luz de comprimento, aproximadamente a largura de 100 Vias Lácteas. Eles a nomearam Alciônio, outro gigante grego antigo que lutou (sem sucesso) contra os deuses pela supremacia sobre o cosmos. Ele era o detentor do recorde até Porfirion.

O maior jato foi avistado pela primeira vez por Aivin Gast, um estudante de Oxford que se juntou ao projeto de Oei após seus estudos em arqueologia e história antiga serem interrompidos pela pandemia de coronavírus.

"Aivin criava uma lista de características de jatos no céu de rádio, que eu então verificava e confirmava ou descartava, com dados adicionais de rádio e ópticos," disse Oei em um e-mail. "Depois de encontrar Porfirion, ambos ficamos muito empolgados, mas inicialmente era ambíguo de qual galáxia os jatos realmente emergiam."

Ele acrescentou, "Depois que a natureza gigante dos jatos foi finalmente confirmada, Aivin aproveitou seu conhecimento clássico e propôs dar ao sistema o belo nome Porfirion, que agora carrega."

A pergunta intrigante é o que Porfirion está fazendo com o resto do Universo. Cosmologistas descobriram que as características visíveis do Universo são estruturadas de maneira semelhante a uma teia, com galáxias agrupadas em gigantescos aglomerados e conectadas por filamentos finos que se estendem por vazios escuros de dezenas ou até centenas de milhões de anos-luz. No tempo de Porfirion, essa teia cósmica tinha metade do tamanho que tem agora; tais jatos teriam sido grandes o suficiente para afetar a teia geral, atingindo profundamente os vazios e depositando energia e calor lá.

A energia de tais jatos, dizem os astrônomos, poderia ter aquecido o gás interestelar e impedido que ele esfriasse e se condensasse em estrelas. Outra possibilidade é que os jatos sejam responsáveis por espalhar campos magnéticos nos vazios. "O magnetismo em nosso planeta permite que a vida prospere, então queremos entender como ele surgiu," disse Oei.

A busca por mais jatos gigantes continua. Até agora, após pesquisar cerca de 15% do céu, o projeto de Oei encontrou 8.000 jatos com mais de 3 milhões de anos-luz de comprimento. Quando terminar, ele disse, sua equipe pode encontrar até 1 milhão de jatos gigantes entre a Terra e Porfirion.

"Acho que está bastante claro que o que estamos vendo é realmente apenas a ponta do iceberg," disse ele.