Cientistas encontram buraco negro com 800 milhões de vezes mais massa que o Sol

Buraco negro

229/5000 Ilustração do artista do buraco negro supermassivo mais distante já descoberto, que faz parte de um quasar de apenas 690 milhões de anos após o Big Bang. Crédito: Robin Dienel, cortesia da Carnegie Institution for Science

Os astrônomos descobriram o buraco negro supermassivo mais antigo já encontrado – um gigante que cresceu para 800 milhões de vezes a massa do sol quando o universo era apenas 5% de sua idade atual, revela um novo estudo.

Este novo buraco negro gigante, que formou apenas 690 milhões de anos após o Big Bang, poderia um dia ajudar a lançar luz sobre uma série de mistérios cósmicos, como como buracos negros poderiam ter atingido tamanhos gigantescos rapidamente após o Big Bang e como o universo obteve desobstruído do nevoeiro turvo que já encheu todo o cosmos, disseram os pesquisadores no novo estudo.

Buracos negros supermassivos com massas de milhões a bilhões de vezes que do sol são pensados ​​para espreitar os corações da maioria das galáxias, se não de todas. Pesquisas anteriores sugeriram que esses gigantes lançam extraordinariamente grandes quantidades de luz quando destroem as estrelas e devoram a matéria e provavelmente são a força motriz por trás dos quasares, que estão entre os objetos mais brilhantes do universo. [Os mais estranhos buracos negros do universo]

Os astrônomos podem detectar quasares dos cantos mais distantes do cosmos, fazendo quasares entre os objetos mais distantes conhecidos. Os quasares mais distantes são também os quasares conhecidos mais antigos – quanto mais distante é, mais tempo a luz leva para alcançar a Terra.

O recorde anterior do quasar mais antigo e distante foi definido pela ULAS J1120 + 0641. Esse quasar está localizado a 13,04 bilhões de anos-luz da Terra e existiu cerca de 750 milhões de anos após o Big Bang. O novo quasar (e seu buraco negro), chamado ULAS J1342 + 0928, está a 13,1 bilhões de anos-luz de distância.

 Como os monstros do buraco negro crescem

Explicar como os buracos negros poderiam ter engolido o suficiente para alcançar tamanhos supermassivos no início da história cósmica revelou-se extraordinariamente desafiante para os cientistas. Como tal, os pesquisadores querem ver o maior número possível de buracos negros supermassivos do início para aprender mais sobre seu crescimento e seus efeitos sobre o resto do cosmos.

“Os quasares mais distantes podem fornecer insights importantes para questões pendentes na astrofísica”, disse o autor principal do estudo, Eduardo Bañados, um astrofísico da Carnegie Institution for Science.

Os pesquisadores predisseram que apenas 20 a 100 quasares são brilhantes e tão distantes quanto o novo quasar existe em todo o céu visível da Terra.

“Este quasar particular é tão brilhante que se tornará uma mina de ouro para estudos de acompanhamento e será um laboratório crucial para estudar o universo inicial”, disse Bañados à Space.com. “Nós já conseguimos observações para este objeto com vários dos telescópios mais poderosos do mundo. Mais surpresas podem surgir”.


O mais antigo buraco negro do monstro já encontrado é 800 milhões de vezes mais maciço do que o sol
Ilustração do artista do buraco negro supermassivo mais distante já descoberto, que faz parte de um quasar de apenas 690 milhões de anos após o Big Bang.
Crédito: Robin Dienel, cortesia da Carnegie Institution for Science

Os astrônomos descobriram o buraco negro supermassivo mais antigo já encontrado – um gigante que cresceu para 800 milhões de vezes a massa do sol quando o universo era apenas 5% de sua idade atual, revela um novo estudo.

Este novo buraco negro gigante, que formou apenas 690 milhões de anos após o Big Bang, poderia um dia ajudar a lançar luz sobre uma série de mistérios cósmicos, como como buracos negros poderiam ter atingido tamanhos gigantescos rapidamente após o Big Bang e como o universo obteve desobstruído do nevoeiro turvo que já encheu todo o cosmos, disseram os pesquisadores no novo estudo.

Buracos negros supermassivos com massas de milhões a bilhões de vezes que do sol são pensados ​​para espreitar os corações da maioria das galáxias, se não de todas. Pesquisas anteriores sugeriram que esses gigantes lançam extraordinariamente grandes quantidades de luz quando destroem as estrelas e devoram a matéria e provavelmente são a força motriz por trás dos quasares, que estão entre os objetos mais brilhantes do universo. [Os mais estranhos buracos negros do universo]

Os astrônomos podem detectar quasares dos cantos mais distantes do cosmos, fazendo quasares entre os objetos mais distantes conhecidos. Os quasares mais distantes são também os quasares conhecidos mais antigos – quanto mais distante é, mais tempo a luz leva para alcançar a Terra.

O recorde anterior do quasar mais antigo e distante foi definido pela ULAS J1120 + 0641. Esse quasar está localizado a 13,04 bilhões de anos-luz da Terra e existiu cerca de 750 milhões de anos após o Big Bang. O novo quasar (e seu buraco negro), chamado ULAS J1342 + 0928, está a 13,1 bilhões de anos-luz de distância.
Quiz Black Hole: Quão bem você conhece as criações mais estranhas da natureza?
Os buracos negros são tão estranhos, eles parecem irreais. No entanto, os astrônomos encontraram boas evidências que existem.

Explicar como os buracos negros poderiam ter engolido o suficiente para alcançar tamanhos supermassivos no início da história cósmica revelou-se extraordinariamente desafiante para os cientistas. Como tal, os pesquisadores querem ver o maior número possível de buracos negros supermassivos do início para aprender mais sobre seu crescimento e seus efeitos sobre o resto do cosmos.

“Os quasares mais distantes podem fornecer insights importantes para questões pendentes na astrofísica”, disse o autor principal do estudo, Eduardo Bañados, um astrofísico da Carnegie Institution for Science.

Os pesquisadores predisseram que apenas 20 a 100 quasares são brilhantes e tão distantes quanto o novo quasar existe em todo o céu visível da Terra.

“Este quasar particular é tão brilhante que se tornará uma mina de ouro para estudos de acompanhamento e será um laboratório crucial para estudar o universo inicial”, disse Bañados à Space.com. “Nós já conseguimos observações para este objeto com vários dos telescópios mais poderosos do mundo. Mais surpresas podem surgir”.

Representação do artista da descoberta do quasar mais distante conhecido. É cercado por hidrogênio neutro, indicando que é do período chamado de época de reionização, quando as primeiras fontes de luz do universo ativaram. Crédito: Robin Dienel, cortesia da Carnegie Institution for Science

Encontrando um gigante

Os pesquisadores detectaram e analisaram o quasar ULAS J1342 + 0928 usando um dos telescópios de Magellan no Observatório Las Campanas no Chile, bem como o Grande Telescópio Binocular no Arizona e o telescópio Gemini North no Havaí. Seu buraco negro central tem uma massa de cerca de 800 milhões de vezes a do sol e existiu quando o universo tinha apenas 690 milhões de anos, ou apenas 5% da idade atual. [Não Escape: A Anatomia de um Buraco Negro (Infográfico)]

“Toda essa massa – quase 1 bilhão de vezes a massa do sol – precisa ser reunida em menos de 690 milhões de anos”, disse Bañados. “Isso é extremamente difícil de alcançar e é algo que os teóricos precisarão explicar em seus modelos”.

Quasars como J1342 + 0928 são raros. Os pesquisadores procuraram um décimo do céu inteiro visível da Terra e encontraram apenas um quasar desta época primitiva.

Apenas cerca de 60 milhões de anos separam este quasar recém-descoberto do titular do recorde anterior. Ainda assim, esse período de tempo foi “cerca de 10% da era do universo nas épocas cósmicas iniciais, quando as coisas evoluíram muito rapidamente”, disse Bañados. Isso significa que essa diferença no tempo poderia produzir pistas importantes sobre a evolução do universo primitivo.

Este novo quasar também é de interesse para os cientistas porque vem de um tempo conhecido como “a época da reionização”, quando o universo surgiu de suas idades escuras. “Foi a última grande transição do universo e uma das fronteiras atuais da astrofísica”, disse Bañados em comunicado.

Logo após o Big Bang, o universo era uma sopa quente de íons de expansão rápida ou partículas carregadas eletricamente. Cerca de 380 mil anos depois, esses íons arrefeceram e juntaram-se em hidrogênio neutro. O universo ficou escuro até a gravidade puxar a matéria juntas para as primeiras estrelas. A intensa luz ultravioleta desta época fez com que este hidrogênio neutro e turvo se excitasse e ionizasse, ou ganhasse carga elétrica, e o gás permaneceu nesse estado desde então. Uma vez que o universo se tornou reionizado, a luz poderia viajar livremente pelo espaço.

Vislumbrando o universo inicial

Muito permanece desconhecido sobre a época da reionização, como as fontes de luz que causaram a reionização. Alguns trabalhos anteriores sugeriram que as estrelas maciças eram principalmente responsáveis ​​pela reionização, mas outras pesquisas sugeriram que os buracos negros eram um culpado significativo e potencialmente dominante por trás desse evento. [7 coisas surpresas sobre o universo]

“Como e quando a reionização do universo ocorreu tem implicações fundamentais sobre o desenvolvimento do universo”, disse Bañados.

Os novos achados revelaram que uma grande fração do hidrogênio na vizinhança imediata do quasar recém-descoberto foi carregada de forma neutra. Isso sugere que esse quasar vem bem dentro da época da reionização, e uma análise posterior disso poderia revelar o que aconteceu durante esse período crucial.

No entanto, para realmente aprender mais sobre a época da reionização, os cientistas precisam de mais do que apenas um ou dois quasares iniciais e distantes a serem observados. “Precisamos encontrar mais desses quasares em distâncias similares ou maiores”, disse Bañados. “Isso é extremamente difícil, pois são muito raros. Isso é realmente como encontrar a agulha em um palheiro”.

Ainda assim, o fato de que este novo quasar é tão brilhante e grande sugere que “provavelmente não é o primeiro quasar já formado, então precisamos continuar procurando”, disse Bañados.

Os cientistas detalharam suas descobertas na edição de 7 de dezembro da revista Nature. Os pesquisadores também lançaram um artigo complementar em The Astrophysical Journal Letters.

Com informações da Space.com