Este buraco negro vira todas as teorias de cabeça para baixo!

Uma equipe internacional liderada pelo Cosmic Frontier Center da Universidade do Texas em Austin identificou um buraco negro supermassivo no coração de uma galáxia chamada CAPERS-LRD-z9. Este objeto celeste existiu apenas 500 milhões de anos após o Big Bang , tornando-se o buraco negro confirmado mais distante já observado. A luz que recebemos hoje viajou por 13,3 bilhões de anos, dando-nos um vislumbre do universo primitivo. 

Representação artística de CAPERS-LRD-z9, lar do buraco negro mais antigo confirmado. O buraco negro supermassivo é cercado por uma espessa nuvem de gás, dando à galáxia sua cor vermelha característica. Crédito: Erik Zumalt, Universidade do Texas em Austin

Para detectar este buraco negro, os pesquisadores usaram espectroscopia, uma técnica que divide a luz em seus diferentes comprimentos de onda. Eles procuraram a assinatura específica do gás que se move em alta velocidade ao redor do buraco negro, o que estica a luz em direção ao vermelho ou azul. Este método pode confirmar a presença de um buraco negro com grande precisão, já que poucos outros fenômenos produzem tal sinal.

O Telescópio Espacial James Webb forneceu os dados necessários por meio de seu programa CAPERS, projetado para estudar as galáxias mais distantes. Lançado em 2021, este telescópio oferece uma visão sem precedentes dos confins do Universo. As observações revelaram que CAPERS-LRD-z9 pertence a uma nova classe de galáxias chamada 'Pequenos Pontos Vermelhos', que são compactas, vermelhas e muito luminosas.

O brilho excepcional dessas galáxias sugere a presença de buracos negros supermassivos em vez de uma abundância de estrelas. Ao absorver matéria, os buracos negros geram luz e energia intensas . A cor vermelha distinta pode ser devido a uma densa nuvem de gás ao redor do buraco negro, que filtra a luz e a torna mais vermelha.

A massa do buraco negro em CAPERS-LRD-z9 é estimada em 300 milhões de vezes a do Sol, representando até metade da massa estelar de sua galáxia. Um tamanho tão grande tão cedo na história do Universo desafia os modelos atuais de formação de buracos negros. Os astrônomos acreditam que esses objetos podem ter crescido muito mais rápido do que o esperado ou podem ter sido inicialmente mais massivos.

Observações futuras com o telescópio James Webb estudarão CAPERS-LRD-z9 com mais profundidade e lançarão luz sobre o papel dos buracos negros na evolução dos Pequenos Pontos Vermelhos. Esta descoberta abre novas perspectivas sobre os processos que moldaram o universo primordial.

Como os astrônomos detectam buracos negros distantes?

Os astrônomos usam a espectroscopia principalmente para identificar buracos negros. Essa técnica analisa a luz emitida por objetos celestes, decompondo-a em diferentes cores ou comprimentos de onda. Cada elemento químico ou condição física produz uma assinatura única no espectro de luz.

Para buracos negros, os pesquisadores procuram sinais de gás se movendo em velocidades extremas. Quando a matéria cai em direção a um buraco negro, ela acelera e emite luz. A luz do gás que se afasta de nós sofre um desvio para o vermelho, enquanto a luz do gás que se aproxima sofre um desvio para o azul, um fenômeno conhecido como efeito Doppler.

Essa assinatura espectral é rara e distinta porque poucos outros fenômenos astrofísicos podem produzi-la. Ao comparar esses dados com modelos teóricos, os cientistas podem confirmar a presença de um buraco negro e estimar sua massa e atividade.

O Telescópio Espacial James Webb, com seus instrumentos avançados, aprimora significativamente essa capacidade ao observar comprimentos de onda infravermelhos, ideais para estudar objetos muito distantes e antigos no universo.

O que é um "pequeno ponto vermelho" em astronomia?

Os "Pequenos Pontos Vermelhos" são uma classe de galáxias recentemente descoberta que existiu nos primeiros 1,5 bilhão de anos do Universo. Caracterizam-se por seu pequeno tamanho, intensa cor vermelha e surpreendente luminosidade, o que as distingue de galáxias mais típicas observadas anteriormente.

Ao contrário das galáxias normais, onde a luminosidade provém principalmente de estrelas, a luminosidade dos Pequenos Pontos Vermelhos é frequentemente atribuída à atividade de buracos negros supermassivos em seus centros. À medida que acumulam matéria, esses buracos negros aquecem e ionizam o gás circundante, produzindo uma luz muito brilhante.

A cor vermelha dessas galáxias pode ser explicada pela presença de nuvens densas e empoeiradas de gás ao redor do buraco negro. Essas nuvens absorvem e redistribuem a luz, fazendo com que pareça mais vermelha. Isso contrasta com as galáxias azuis, que geralmente são ricas em estrelas jovens e quentes.

O estudo dos Pequenos Pontos Vermelhos ajuda os astrônomos a entender como as primeiras estruturas do Universo se formaram e evoluíram. Eles podem representar uma fase importante no desenvolvimento de galáxias e buracos negros supermassivos.

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