Galáxia Virgil: James Webb desvenda núcleo oculto e desafia modelos de formação galáctica

Os astrônomos que operam o James Webb Space Telescope registraram um fenômeno inesperado na galáxia Virgil: enquanto a região visível da estrutura exibia um comportamento sereno, marcado pela formação contínua de estrelas, o domínio do infravermelho revelou a presença de um buraco negro supermassivo que devora matéria em velocidade elevada. Esse contraste radical entre calmaria e violência cósmica coloca Virgil no centro de uma discussão sobre como galáxias e buracos negros evoluem nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang.

Como a galáxia Virgil foi observada pelo James Webb

A investigação que resultou na descoberta dessa dualidade empregou, de forma decisiva, o James Webb Space Telescope (JWST). O telescópio espacial, lançado em 2021, é equipado com instrumentos sensíveis ao infravermelho profundo, tecnologia essencial para sondar objetos encobertos por poeira interestelar. No caso de Virgil, os cientistas combinaram observações de luz ultravioleta, visível e infravermelho. O segmento óptico indicava uma galáxia jovem e pacata, mas as medições infravermelhas — obtidas principalmente pelo instrumento MIRI — trouxeram à tona um núcleo extremamente ativo.

Virgil localiza-se a uma distância temporal correspondente aos primeiros 600 milhões de anos de história universal. O fato de o JWST conseguir captar detalhes tão distantes indica não apenas o alcance do telescópio, mas também a intensidade dos sinais energéticos vindos do centro galáctico. Essa intensidade apontou diretamente para a existência de um buraco negro supermassivo que, segundo a equipe envolvida, consome matéria em taxas “impressionantes”, incompatíveis com a aparência tranquila registrada no espectro óptico.

Doce e violenta: as duas faces da galáxia Virgil

Os pesquisadores descreveram Virgil como um exemplo cósmico de “Jekyll e Hyde”. Em uma face, a galáxia gera novas estrelas, um processo indicado por emissões típicas de regiões de formação estelar. Na face oposta, o buraco negro central engole gás, poeira e possivelmente estrelas, emitindo enormes quantidades de energia que só se tornam evidentes no infravermelho. Esse cenário, de coexistência de um ambiente estelar calmo com um núcleo altamente violento, desafia os modelos que supõem crescimento galáctico e crescimento de buracos negros em etapas síncronas.

A poeira cósmica desempenha papel crucial no mascaramento do núcleo. Em comprimentos de onda ultravioleta e óptico, as partículas de poeira absorvem e dispersam luz, ocultando as interações extremas próximas ao buraco negro. Já a radiação infravermelha, menos afetada por esse bloqueio, atravessa as nuvens de poeira e denuncia a atividade energética no centro.

O papel do MIRI na revelação do núcleo oculto

O Mid-Infrared Instrument (MIRI) do JWST foi decisivo para desvendar o lado oculto de Virgil. Enquanto sensores de luz ultravioleta e visível forneciam a imagem de uma galáxia apenas produtora de estrelas, o MIRI registrou radiação infravermelha robusta proveniente do núcleo. Essa assinatura energética corresponde às altas temperaturas geradas pelo disco de acreção do buraco negro supermassivo — região onde matéria em rotação aquece intensamente antes de ser engolida.

Sem os dados de MIRI, Virgil poderia ter permanecido classificada como um objeto relativamente “tranquilo”. Essa circunstância reforça a hipótese, sustentada pelos pesquisadores, de que o Universo jovem pode abrigar uma população inteira de buracos negros supermassivos escondidos por poeira, invisíveis a observações em comprimentos de onda mais curtos. Apenas instrumentos infravermelhos profundos, como o presente no JWST, seriam capazes de revelar esses núcleos ativos.

Implicações para a formação de buracos negros supermassivos

Os resultados sobre Virgil foram descritos pelos responsáveis como evidência de que buracos negros podem crescer mais rápido que suas galáxias hospedeiras. Nos modelos tradicionais, imaginava-se um crescimento mais ou menos simultâneo: o gás disponível alimentaria a formação de estrelas enquanto parte desse material seria canalizado para a região central, nutrindo o buraco negro. Todavia, o caso de Virgil indica um cenário alternativo, no qual a expansão do buraco negro pode, em certos momentos, ultrapassar a evolução geral da galáxia.

Essa conclusão estimula revisão de teorias sobre o início da relação entre galáxias e buracos negros. Se estruturas supermassivas emergirem com tamanha rapidez, elas podem influenciar o ritmo de formação estelar, controlar a distribuição de gás e até definir o aspecto final de suas galáxias-mãe. A integração das observações de Virgil a modelos computacionais deverá fornecer novas projeções sobre a história cósmica dos primeiros bilhões de anos.

Galáxia Virgil e a população de Little Red Dots

Virgil integra a classe dos Little Red Dots, assim chamada por astrônomos que investigam objetos pontuais, avermelhados e distantes. Esses corpos surgiram aproximadamente 600 milhões de anos após o Big Bang e desapareceram quando o Universo alcançou cerca de 2 bilhões de anos. Descobrir Virgil em pleno estágio de forte atividade nuclear ajuda a responder a uma questão antiga: qual foi o destino final dessas galáxias primitivas?

Ao analisar Virgil, os cientistas buscam determinar se os Little Red Dots evoluíram para estruturas maiores vistas no cosmos atual ou se foram absorvidos em processos de fusão galáctica. O comportamento híbrido de Virgil — formação estelar de um lado, buraco negro dominante do outro — oferece pistas para identificar descendentes modernos dessa classe, possivelmente em galáxias que hoje apresentam núcleos ativos já detectados em outras faixas do espectro eletromagnético.

Próximos passos nas buscas por galáxias duais

Até o momento, Virgil permanece como exemplar único entre as observações profundas do JWST. Os pesquisadores, no entanto, ponderam que essa singularidade pode resultar de uma limitação prática: a falta de cobertura infravermelha tão detalhada quanto a aplicada na região que revelou Virgil. Assim, ampliar a área de observação com o instrumento MIRI será fundamental para verificar se outras galáxias compartilham a mesma dualidade.

O planejamento futuro inclui apontar o telescópio para campos celestes ainda não sondados com a mesma profundidade infravermelha. Cada novo conjunto de dados ajudará a determinar se buracos negros supermassivos escondidos são comuns e se, de fato, participaram de maneira decisiva na evolução precoce de uma vasta população galáctica. Conforme mais informações forem obtidas, os cientistas esperam comparar Virgil com outros possíveis “monstros cósmicos”, ampliando o mosaico sobre a formação de estruturas no Universo adolescente.

A pesquisa sobre Virgil prossegue, impulsionada pela expectativa de incorporar novas medições infravermelhas do JWST. Contudo, a simples revelação de que um buraco negro supermassivo pôde crescer tão rapidamente, ocupando o centro de uma galáxia ainda jovem, já redefine os contornos de vários modelos de formação galáctica e coloca o estudo das primeiras eras cósmicas em um novo patamar.