O dimensionamento dessas galáxias pode ajudar a revelar como alguns buracos negros ficaram tão grandes tão rápido
Pela primeira vez, os astrônomos detectaram a luz das estrelas de galáxias distantes que hospedam buracos negros supermassivos extremamente brilhantes chamados quasares.
Dados do Telescópio Espacial James Webb revelam que quatro dessas galáxias são massivas, compactas e possivelmente em forma de disco, relataram astrônomos em 12 de junho na reunião James Webb First Light. Estudar as galáxias pode ajudar a resolver o mistério de como os buracos negros no início do universo cresceram tanto e tão rápido .
“Desde a descoberta de quasares [distantes], houve estudos tentando detectar suas galáxias hospedeiras”, disse o astrofísico do MIT Minghao Yue. Mas até que os olhos infravermelhos afiados do James Webb surgissem, isso não era possível. “Isso abre novas janelas para finalmente entender os quasares luminosos e suas galáxias hospedeiras.”
Os quasares são buracos negros que se alimentam tão furiosamente que o material que eles engolem aquece a temperaturas escaldantes, brilhando mais do que as estrelas da galáxia ao seu redor. Eles são tão brilhantes e distantes que cada um aparece como um único ponto de luz semelhante a uma estrela.
Dois grupos independentes usaram essa qualidade estelar para apagar o brilho do buraco negro das imagens de suas galáxias, como um escultor moldando uma figura de mármore.
Yue e seus colegas usaram o James Webb para observar seis galáxias que hospedam quasares. Na mesma época, o astrofísico Xuheng Ding, do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo, em Tóquio, e seus colegas usaram o James Webb para observar outro par de quasares. A luz de todos os quasares foi emitida há mais de 12,8 bilhões de anos, ou menos de um bilhão de anos após o Big Bang.
As equipes usaram estrelas reais nas imagens para simular as formas estelares dos quasares. Em seguida, eles subtraíram o quasar simulado da imagem de cada galáxia inteira e voilà: apenas a luz das estrelas permaneceu.
A equipe de Ding deu uma olhada direta em ambas as galáxias, enquanto a equipe de Yue vislumbrou duas de suas seis. Todas as galáxias medidas parecem ter menos de um décimo da largura da Via Láctea, medindo entre 2.600 e 8.000 anos-luz de diâmetro. As duas galáxias que Yue e seus colegas observaram contêm estrelas suficientes para compor entre 10 bilhões e 100 bilhões de vezes a massa do sol, estimam os pesquisadores. O par que Ding e seus colegas analisaram pesa cerca de 25 bilhões e 63 bilhões de massas solares, informou a equipe na reunião e em um estudo publicado na Nature.
Essas massas são comparáveis às de todas as estrelas da Via Láctea, que somam cerca de 60 bilhões de vezes a massa do Sol. Isso é surpreendentemente grande para tão cedo na história do universo.
Além do mais, as galáxias parecem quebrar uma regra estabelecida por observações de galáxias no universo próximo. Localmente, as galáxias tendem a dividir sua massa entre estrelas e buracos negros de uma maneira previsível: quanto mais massivo for o buraco negro supermassivo central, mais estrelas a galáxia tem. Essas galáxias parecem acumular mais massa em seu buraco negro do que a quantidade de estrelas deveria permitir.
“Pelo menos para esses quasares luminosos, eles realmente são supermassivos”, disse Yue.
Os cálculos de massa podem ser superestimados, diz o astrofísico Paul Shapiro, da Universidade do Texas em Austin, que não participou de nenhum dos estudos. A conversão da luz que o James Webb pode ver em estrelas baseia-se em suposições sobre quantas estrelas de várias massas uma galáxia possui. As galáxias modernas têm muito mais estrelas fracas e leves do que as brilhantes e pesadas, então os astrônomos normalmente assumem que as estrelas mais brilhantes que eles veem são apenas a ponta do iceberg. Mas esse pode não ter sido o caso 800 milhões de anos após o Big Bang, diz Shapiro.
Mas “o fato de podermos vê-lo é muito emocionante”, diz a astrônoma Madeline Marshall, do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, em Victoria. O fato de dois grupos estarem relatando a luz das estrelas de hospedeiros quasares independentemente é muito convincente, diz ela.
“Antes do James Webb, não podíamos detectar galáxias hospedeiras de quasares [distantes]”, disse ela na reunião. “Agora, com apenas o primeiro ano de observações? podemos realmente detectar alguns desses hospedeiros pela primeira vez.”
Esses primeiros quasares são apenas o começo, diz Ding. O James Webb está programado para observar pelo menos mais 10, alguns dos quais estão ainda mais distantes. Uma amostra maior ajudará os astrônomos a descobrir enigmas cósmicos duradouros sobre como os buracos negros e as galáxias se influenciam à medida que crescem.
“Não sabemos como os buracos negros podem ser tão grandes no início do universo”, diz Ding. “Você precisa entender o ambiente desse monstro, como ele pode coletar tanta matéria para ele. Portanto, conhecendo as condições – a massa das galáxias hospedeiras, por exemplo – pelo menos você pode dizer como é o ambiente local.”
Publicado em 25/06/2023 22h45
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