Buracos negros supermassivos podem crescer em ciclos de "reciclagem cósmica", expulsando gás e depois readquirindo-o por meio de filamentos que retornam ao núcleo galáctico — processo observado diretamente pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) na galáxia NGC 4696.

Utilizando o JWST, astrônomos investigam com precisão inédita como esses gigantes cósmicos, com massas milhões ou bilhões de vezes superiores à do Sol, conseguiram crescer tão rapidamente logo após o Big Bang. As novas imagens ajudam a desvendar os mecanismos de alimentação dos buracos negros supermassivos em galáxias jovens.

Embora todas as grandes galáxias abriguem buracos negros supermassivos, seus comportamentos são diversos. Alguns permanecem quase inativos, enquanto outros consomem matéria de forma intensa e alimentam núcleos galácticos ativos extremamente luminosos. Esses buracos negros vorazes também lançam jatos que expulsam gás e poeira das galáxias, interrompendo a formação de estrelas e contribuindo para o "apagamento" dessas estruturas.

O mistério aumenta quando o JWST detecta buracos negros supermassivos em épocas em que o Universo ainda não tinha um bilhão de anos. Modelos teóricos indicam que os processos necessários para atingir tais massas seriam mais lentos, já que buracos negros famintos tendem a expulsar o material que os faria crescer, limitando sua evolução.

Uma hipótese para resolver essa contradição sugere que, embora os buracos negros expulsem gás, parte dessa matéria esfria e retorna ao núcleo galáctico. Esse retorno permitiria novos ciclos de alimentação, impulsionando o crescimento acelerado desses titãs cósmicos.

À medida que esfria, esse gás forma filamentos estreitos, com algumas centenas de anos-luz de largura e milhares de anos-luz de extensão. Esses fluxos caem novamente em direção ao centro da galáxia, formando um disco giratório que alimenta o buraco negro e reinicia a atividade dos jatos, estabelecendo um ciclo contínuo de abundância e escassez.

Apesar de promissora, essa ligação entre filamentos e buracos negros supermassivos era difícil de confirmar. Agora, o JWST começa a revelar evidências diretas desse mecanismo, descrito pelos pesquisadores como um processo de "reciclagem cósmica" que sustenta o crescimento dos buracos negros.

Para investigar esse ciclo, o telescópio observou o núcleo ativo da galáxia NGC 4696, no Aglomerado de Centauro, a 145 milhões de anos-luz da Terra. O Hubble já havia identificado ali um redemoinho de gás em forma de gancho, e o JWST mapeou esse fluxo com precisão, mostrando que ele tem cerca de 800 anos-luz de largura e velocidades superiores a 2,1 milhões de quilômetros por hora.

As observações revelaram que esse redemoinho está ligado a um vasto filamento de gás que cai em direção ao buraco negro central. Comparações com simulações computacionais confirmaram que estruturas desse tipo são compatíveis com modelos de filamentos em queda, oferecendo o elo final de um circuito fechado que canaliza gás para o disco de alimentação do buraco negro.