‘Ficamos surpresos’: milhões de exoplanetas poderiam nascer perto de buracos negros supermassivos ativos

Uma equipe de cientistas ficou surpresa ao descobrir que regiões brilhantes e turbulentas de galáxias – chamadas núcleos galácticos ativos, que são alimentados por motores de buracos negros supermassivos – poderiam ser o berço de milhões de planetas. E essas regiões são brilhantes. Freqüentemente, eles ofuscam a luz combinada de cada estrela em sua galáxia natal.

Núcleos galácticos ativos (AGNs) ocorrem quando buracos negros supermassivos estão rodeados por grandes quantidades de gás e poeira que giram em torno deles em nuvens achatadas em forma de prato chamadas discos de acreção. Esses discos de acreção alimentam gradualmente um pouco de matéria para o buraco negro. Entretanto, outra matéria é canalizada para os pólos do buraco negro, de onde é expelida como jactos de plasma de alta energia que viajam a velocidades próximas da da luz. O imenso gravidade dos buracos negros supermassivos centrais, que têm massas de milhões ou até bilhões de vezes a do Sol, gera intensa fricção no gás e na poeira dentro dos discos de acreção, fazendo com que brilhem intensamente através do espectro eletromagnético.

A descoberta é tão surpreendente porque, embora os AGNs sejam ricos em gás e poeira – os blocos de construção dos planetas – as condições turbulentas dentro dos discos geralmente não seriam consideradas ideais para a formação de planetas. No entanto, as bordas destes discos podem ter temperaturas e condições semelhantes às dos discos protoplanetários formadores de planetas encontrados em torno de estrelas jovens. Com o tempo, será que poeira suficiente se aglutinará e se transformará em planetas?

Para investigar esta possibilidade, estes cientistas criaram um modelo computacional de um buraco negro supermassivo e do seu disco de acreção e adicionaram dados sobre as condições nas bordas destes discos. Observaram então a rapidez com que a poeira se aglomerava e como os planetas em formação cresciam ao longo de milhões de anos.

“Descobrimos que milhões de planetas com a massa de Júpiter poderiam se formar a uma distância de dezenas de parsecs (um parsec tem cerca de 3,3 anos-luz) de buracos negros supermassivos, que também são AGNs”, disse Bhupendra Mishra, membro da equipe e pesquisador da Universidade do Colorado em Boulder, ao Space.com. “Estes são gigantes de poeira excedendo Júpiteré massa. Eles parecerão bolas de lava.”

Mishra acrescentou que, como o disco em torno de um buraco negro supermassivo AGN é mais rico em gás em comparação com aqueles que existiriam em torno de uma estrela como o Sol durante a sua infância, o potencial de formação de planetas é aumentado de alguns mundos possíveis em torno de estrelas para talvez milhões de planetas em torno de um buraco negro supermassivo. Ele explica que o mecanismo subjacente à formação de planetas em torno de buracos negros supermassivos seria um fenômeno chamado “instabilidade de fluxo”, que permite a formação de múltiplos grandes filamentos de poeira. Estes são os locais de nascimento de uma grande quantidade de planetas. Isso eventualmente leva a milhões de planetas à espreita nos arredores de um disco AGN.

No entanto, esses planetas podem fazer ninhos muito rapidamente. A estimativa da equipa confirma que estes são planetas estáveis — mas embora estes planetas sobrevivam, provavelmente migrarão radialmente para longe do buraco negro supermassivo e da borda do AGN.

“Ficamos surpresos! Isso não foi encontrado no contexto do disco AGN antes de usar um modelo de instabilidade de streaming”, disse Mishra. “Meu colega Wladimir Lyra, professor de astronomia na Universidade Estadual do Novo México (NMSU), é mundialmente conhecido no campo da formação planetária, e nós dois ficamos totalmente surpresos quando notamos essa variação de massa e tamanho da formação planetária.”

A anatomia de um buraco negro é apontada, mostrando o próprio buraco negro, o disco de acreção, o jato e o toro.

Uma ilustração que mostra a anatomia do buraco negro supermassivo e AGN no coração da NGC 4151. (Crédito da imagem: Laboratório de imagens conceituais do Goddard Space Flight Center da NASA)

Mishra acrescentou que os arredores dos discos AGN não são muito bem compreendidos, o que significa que as descobertas da equipa podem ajudar a desenvolver uma imagem muito mais clara dos corações das galáxias ativas. Claro que ainda é cedo para a teoria da equipa, e a detecção de planetas em torno de buracos negros supermassivos seria uma confirmação útil da conclusão da equipa. Uma ferramenta útil nesta investigação seria a curvatura e a amplificação da luz de um objeto de fundo que ocorre quando um objeto massivo em primeiro plano fica entre ele e a Terra, um fenômeno conhecido como lente gravitacional.

“As lentes gravitacionais podem ajudar a identificar o aglomerado destes planetas na periferia do disco AGN. No entanto, encontrar tal AGN não é fácil, a menos que tenhamos sorte,” concluiu Mishra. “Acredito que poderíamos detectar estes planetas, mas temos que estudar mais este modelo.”