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Astrónomos detetam o buraco negro mais antigo alguma vez observado
19 de janeiro de 2024
 

A galáxia GN-z11, fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: NASA, ESA e P. Oesch (Universidade de Yale)
 
     
 
 
 

Os investigadores descobriram o buraco negro mais antigo alguma vez já observado, que remonta aos primórdios do Universo, e verificaram que está a "comer" até à morte a galáxia que o hospeda.

A equipa internacional, liderada pela Universidade de Cambridge, utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para detetar o buraco negro, que remonta a 400 milhões de anos após o Big Bang, ou seja, há mais de 13 mil milhões de anos. Os resultados que o autor principal, o professor Roberto Maiolino, afirma serem "um salto gigantesco", foram divulgados na revista Nature.

O facto deste buraco negro surpreendentemente massivo - com alguns milhões de vezes a massa do nosso Sol - existir tão cedo no Universo desafia os nossos pressupostos sobre a forma como os buracos negros se formam e crescem. Os astrónomos pensam que os buracos negros supermassivos, que se encontram no centro de galáxias como a Via Láctea, cresceram até ao seu tamanho atual ao longo de milhares de milhões de anos. Mas o tamanho deste buraco negro recém-descoberto sugere que podem formar-se de outras maneiras: podem "nascer grandes" ou podem "comer" matéria a um ritmo cinco vezes superior ao que se pensava ser possível.

De acordo com os modelos padrão, os buracos negros supermassivos formam-se a partir dos remanescentes de estrelas mortas, que colapsam e podem formar um buraco negro com cerca de cem vezes a massa do Sol. Se crescesse da forma esperada, este objeto recém-detetado demoraria cerca de mil milhões de anos a atingir a dimensão observada. No entanto, o Universo ainda não tinha mil milhões de anos quando foi detetado.

"É demasiado cedo no Universo para ver um buraco negro tão massivo, por isso temos de considerar outras maneiras de os formar", disse Maiolino, do Laboratório Cavendish de Cambridge e do Instituto Kavli de Cosmologia. "As galáxias muito antigas eram extremamente ricas em gás, por isso teriam sido como um buffet para os buracos negros."

Como todos os buracos negros, este está a devorar material da sua galáxia hospedeira a fim de alimentar o seu crescimento. No entanto, com muito mais vigor do que os seus irmãos em épocas posteriores.

A jovem galáxia hospedeira, chamada GN-z11, brilha devido ao buraco negro incrivelmente energético no seu centro. Os buracos negros não podem ser observados diretamente, mas são detetados pelo brilho revelador de um disco de acreção rodopiante, que se forma perto da orla de um buraco negro. O gás no disco de acreção torna-se extremamente quente e começa a brilhar e a irradiar energia na gama do ultravioleta. Este forte brilho é a forma como os astrónomos conseguem detetar os buracos negros.

GN-z11 é uma galáxia compacta, cerca de cem vezes mais pequena do que a Via Láctea, mas o buraco negro está provavelmente a prejudicar o seu desenvolvimento. Quando os buracos negros consomem demasiado gás, também o empurram para longe como um "vento" ultrarrápido. Este "vento" pode parar o processo de formação estelar, "matando" lentamente a galáxia, mas também matará o próprio buraco negro, uma vez que lhe cortará a fonte de "alimento".

Maiolino diz que o gigantesco salto em frente proporcionado pelo JWST faz com que esta seja a altura mais excitante da sua carreira. "É uma nova era: o salto gigantesco na sensibilidade, especialmente no infravermelho, é como passar do telescópio de Galileu para um telescópio moderno de um dia para o outro", disse. "Antes da entrada em funcionamento do Webb, pensei que talvez o Universo não fosse tão interessante quando se vai para além do que conseguimos ver com o Telescópio Espacial Hubble. Mas não foi esse o caso: o Universo tem sido bastante generoso naquilo que nos mostra e isto é apenas o começo."

Maiolino comenta que a sensibilidade do JWST significa que podem ser encontrados buracos negros ainda mais antigos nos próximos meses e anos. Ele e a sua equipa esperam utilizar as futuras observações do JWST para tentar encontrar "sementes" mais pequenas de buracos negros, o que os poderá ajudar a desvendar os diferentes métodos de formação dos buracos negros: se começam já grandes ou se crescem rapidamente.

// Universidade de Cambridge (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


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