Os astrônomos detectaram o buraco negro mais antigo alguma vez visto, cerca de 400 milhões de anos depois do Big Bang, devorando material muito mais rapidamente do que o esperado.
Dentro da GN-z11, uma galáxia na constelação da Ursa Maior, os astrofísicos descobriram o buraco negro mais antigo, pesando alguns milhões de vezes a massa do Sol. Vive no centro da galáxia e devora matéria há mais de 13 bilhões de anos, ou apenas 400 milhões de anos após o Big Bang.
O Telescópio Espacial James Webb (James Webb) detectou sinais do disco de acreção brilhante do buraco negro com a NIRCam, a câmera principal do telescópio. A descoberta destaca uma das maiores questões sem resposta da astronomia: como se formaram os primeiros buracos negros.
A observação foi publicada em 17 de janeiro na revista Nature.
História da origem
Com base no que sabemos sobre buracos negros, um buraco negro tão massivo teria levado milhares de milhões de anos a formar-se – muito mais do que a sua idade atual.
Uma maneira de atingir esse tamanho é corroendo o ambiente ao seu redor muito mais rápido do que a taxa prevista.
Os buracos negros de acreção crescem puxando materiais como poeira e gás. Essa matéria em queda cria um disco brilhante e brilhante. Nossos instrumentos podem detectar o disco brilhante, que vemos na famosa primeira imagem de um buraco negro, M87, bem como na imagem do buraco negro supermassivo da Via Láctea, ambos obtidos com o Event Horizon Telescope.
GN-z11, uma das primeiras galáxias formadas, é menor que a nossa Via Láctea. No entanto, “as galáxias muito primitivas eram extremamente ricas em gás, por isso teriam sido como um buffet para buracos negros”, disse Roberto Maiolino, principal autor do estudo na Universidade de Cambridge, num comunicado.
Portanto, há bastante comida para alimentar um buraco negro supermassivo em crescimento. Mas há um limite para a rapidez com que um buraco negro pode comer, chamado taxa de Eddington. Se tentar comer ainda mais rápido, o disco de acreção aquece a ponto de formar um vento de partículas energéticas. Portanto, o buraco negro começa a explodir o seu disco brilhante, limitando o seu crescimento.
Este vento também pode ter efeitos muito além do buraco negro. O vento pode aquecer o gás interestelar em toda a sua galáxia hospedeira, que se torna demasiado quente para se condensar e formar estrelas, interrompendo a formação de estrelas dentro da galáxia hospedeira.
Em alguns casos, porém, um buraco negro pode exceder a taxa de Eddington sem perder o seu disco. Isso é chamado de acréscimo super-Eddington e é exatamente o que parece estar acontecendo no GN-z11. O seu buraco negro está a consumir cinco vezes a taxa de Eddington, confirmando potencialmente uma das teorias para o crescimento de um grande buraco negro: que podem exceder temporariamente a taxa de Eddington, passando por curtos episódios de acreção de super-Eddington antes de se acalmarem novamente.
Respostas evasivas
Episódios de acreção super-Eddington são apenas uma das maneiras pelas quais esses jovens buracos negros supermassivos poderiam crescer. Teorias alternativas sugerem que buracos negros massivos poderiam formar-se essencialmente “instantaneamente” quando grandes nuvens de gás primordial no universo primitivo colapsam diretamente em buracos negros massivos. E embora o buraco negro de GN-z11 esteja atualmente a acumular-se a uma taxa elevada, os investigadores não conseguem determinar se começou como um buraco negro de massa inferior ou um dos massivos criados através de colapso direto.
Usando o James Webb, os especialistas esperam encontrar buracos negros ainda mais antigos. E com cada novo buraco negro que encontram, os investigadores podem compreender melhor a forma como esses buracos negros nascem, respondendo finalmente à questão de saber se já começam massivos ou se consomem o seu caminho até ao topo.
Publicado em 29/01/2024 07h14
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