Telescópios da NASA descobrem buraco negro que quebra recordes

Os astrônomos descobriram o buraco negro mais distante já visto em raios X, usando telescópios da NASA. O buraco negro está numa fase inicial de crescimento nunca antes observada, onde a sua massa é semelhante à da sua galáxia hospedeira.

Crédito: Raio X: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infravermelho: NASA/ESA/CSA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand 

Este resultado pode explicar como se formaram alguns dos primeiros buracos negros supermassivos do Universo. Ao combinar dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA e do Telescópio Espacial James Webb da NASA, uma equipa de investigadores conseguiu encontrar a assinatura reveladora de um buraco negro em crescimento apenas 470 milhões de anos após o big bang. 

“Precisávamos do Webb para encontrar esta galáxia notavelmente distante e do Chandra para encontrar o seu buraco negro supermassivo”, disse Akos Bogdan do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), que lidera um novo artigo na revista Nature Astronomy descrevendo estes resultados. “Também aproveitamos uma lupa cósmica que aumentou a quantidade de luz que detectamos.” Este efeito de ampliação é conhecido como lente gravitacional. 

Bogdan e a sua equipa encontraram o buraco negro numa galáxia chamada UHZ1 na direção do aglomerado de galáxias Abell 2744, localizado a 3,5 mil milhões de anos-luz da Terra. Os dados de Webb, no entanto, revelaram que a galáxia está muito mais distante do que o enxame, a 13,2 mil milhões de anos-luz da Terra, quando o Universo tinha apenas 3% da sua idade atual. 

Depois, mais de duas semanas de observações com o Chandra mostraram a presença de gás intenso e superaquecido que emite raios X nesta galáxia — uma marca registrada de um buraco negro supermassivo em crescimento. A luz da galáxia e os raios X do gás em torno de seu buraco negro supermassivo são ampliados em cerca de um fator de quatro pela matéria interveniente em Abell 2744 (devido às lentes gravitacionais), aumentando o sinal infravermelho detectado por Webb e permitindo que o Chandra detecte a fraca fonte de raios X. 

Esta descoberta é importante para compreender como alguns buracos negros supermassivos podem atingir massas colossais logo após o big bang. Será que se formam diretamente a partir do colapso de enormes nuvens de gás, criando buracos negros com peso entre 10.000 e 100.000 sóis? Ou provêm de explosões das primeiras estrelas que criam buracos negros pesando apenas entre 10 e 100 sóis? 

“Existem limites físicos para a rapidez com que os buracos negros podem crescer depois de formados, mas aqueles que nascem com maior massa têm uma vantagem inicial. É como plantar uma muda, que leva menos tempo para crescer e se tornar uma árvore em tamanho real do que se você começasse apenas com uma semente”, disse Andy Goulding, da Universidade de Princeton. Goulding é coautor do artigo da Nature Astronomy e autor principal de um novo artigo no The Astrophysical Journal Letters que relata a distância e a massa da galáxia usando um espectro de Webb. 

A equipe de Bogdan encontrou fortes evidências de que o buraco negro recém-descoberto nasceu massivo. Estima-se que sua massa esteja entre 10 e 100 milhões de sóis, com base no brilho e na energia dos raios X. Esta gama de massa é semelhante à de todas as estrelas da galáxia onde vive, o que contrasta fortemente com os buracos negros nos centros das galáxias do universo próximo, que normalmente contêm apenas cerca de um décimo de por cento da massa da sua massa. hospedar as estrelas da galáxia. 

A grande massa do buraco negro em uma idade jovem, mais a quantidade de raios X que ele produz e o brilho da galáxia detectado por Webb, todos concordam com as previsões teóricas de 2017 do coautor Priyamvada Natarajan, da Universidade de Yale, para um “ Buraco Negro Extraordinário” que se formou diretamente a partir do colapso de uma enorme nuvem de gás. 

“Pensamos que esta é a primeira deteção de um ‘buraco negro de grandes dimensões’ e a melhor evidência já obtida de que alguns buracos negros se formam a partir de nuvens massivas de gás,” disse Natarajan. “Pela primeira vez estamos a observar uma breve fase em que um buraco negro supermassivo pesa quase tanto como as estrelas da sua galáxia, antes de ficar para trás.”

Fonte: chandra.harvard.edu