Um esforço internacional liderado por astrofísicos do Instituto Niels Bohr, da Universidade de Copenhague e da Universidade Técnica da Dinamarca, identificou um objeto distante com propriedades entre as de uma galáxia e as de um chamado quasar.
O objeto pode ser visto como o ancestral de um buraco negro supermassivo e nasceu relativamente logo após o Big Bang. Simulações indicaram que tais objetos existiriam, mas esta é a primeira descoberta real.
“O objeto descoberto conecta duas populações raras de objetos celestes, ou seja, explosões estelares empoeiradas e quasares luminosos, e, assim, fornece um novo caminho para entender o rápido crescimento de buracos negros supermassivos no universo primitivo”, diz Seiji Fujimoto, pós-doutorando da Universidade Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague.
A descoberta pode ser atribuída ao Telescópio Espacial Hubble operado em conjunto pela ESA e pela NASA. Com sua localização no espaço – não perturbada por mudanças climáticas, poluição, etc. – o telescópio pode olhar mais para as profundezas do universo do que teria sido no solo. E na astronomia, olhar mais longe equivale a ser capaz de observar fenômenos que ocorreram em períodos cósmicos anteriores ? já que a luz e outros tipos de radiação terão viajado mais para chegar até nós.
O objeto recém-descoberto – chamado GNz7q pela equipe – nasceu 750 milhões de anos após o Big Bang, que é geralmente aceito como o início do universo como o conhecemos. Desde que o Big Bang ocorreu há cerca de 13,8 bilhões de anos, o GNz7q se originou em uma época conhecida como “Amanhecer Cósmico”.
O mistério dos buracos negros supermassivos
A descoberta está ligada a um tipo específico de quasares. Os quasares, também conhecidos como objetos quase estelares, são objetos extremamente luminosos. Imagens do Hubble e de outros telescópios avançados revelaram que os quasares ocorrem nos centros das galáxias. A galáxia hospedeira para GNz7q é uma galáxia intensamente formadora de estrelas, formando estrelas a uma taxa 1.600 vezes mais rápida do que a nossa própria galáxia, a Via Láctea. As estrelas, por sua vez, criam e aquecem a poeira cósmica, fazendo-a brilhar em infravermelho na medida em que o hospedeiro do GNz7q é mais luminoso na emissão de poeira do que qualquer outro objeto conhecido neste período da Aurora Cósmica.
Nos anos mais recentes, verificou-se que os quasares luminosos são alimentados por buracos negros supermassivos, com massas que variam de milhões a dezenas de bilhões de massas solares, cercadas por grandes quantidades de gás. À medida que o gás cai em direção ao buraco negro, ele se aquece devido ao atrito que proporciona o enorme efeito luminoso.
“Entender como os buracos negros supermassivos se formam e crescem no início do universo tornou-se um grande mistério. Os teóricos previram que esses buracos negros passam por uma fase inicial de rápido crescimento: um objeto compacto avermelhado pela poeira emerge de uma galáxia de explosão estelar fortemente obscurecida pela poeira, em seguida, faz a transição para um objeto compacto luminoso não obscurecido, expelindo o gás e a poeira circundantes”, explica o professor associado Gabriel Brammer, do Instituto Niels Bohr, continuando:
“Embora quasares luminosos já tivessem sido encontrados mesmo nas primeiras épocas do universo, a fase de transição de rápido crescimento tanto do buraco negro quanto de seu hospedeiro de explosão estelar não havia sido encontrada em épocas semelhantes. Além disso, as propriedades observadas estão em excelentes condições. concordam com as simulações teóricas e sugerem que GNz7q é o primeiro exemplo da fase de transição e crescimento rápido de buracos negros no núcleo empoeirado da estrela, um ancestral do buraco negro supermassivo posterior.”
Tanto Seiji Fujimoto quanto Gabriel Brammer fazem parte do Cosmic Dawn Center (DAWN), uma colaboração entre o Instituto Niels Bohr e o DTU Space.
Escondendo-se em plena vista
Curiosamente, o GNz7q foi encontrado no centro de um campo de céu intensamente estudado conhecido como campo Hubble GOODS North.
“Isso mostra como grandes descobertas muitas vezes podem ser escondidas bem na sua frente”, comenta Gabriel Brammer.
Encontrar o GNz7q escondido à vista de todos só foi possível graças aos conjuntos de dados com vários comprimentos de onda exclusivos e detalhados disponíveis para o GOODS North. Sem a riqueza de dados, o objeto teria sido fácil de ignorar, pois não possui as características distintivas dos quasares no início do universo.
“É improvável que a descoberta do GNz7q dentro da pesquisa relativamente pequena GOODS-N tenha sido apenas “sorte”, mas sim que a prevalência de tais fontes pode de fato ser significativamente maior do que se pensava anteriormente”, acrescenta Brammer.
A equipe agora espera procurar sistematicamente objetos semelhantes usando pesquisas dedicadas de alta resolução e tirar proveito do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.
“A caracterização completa desses objetos e a investigação de sua evolução e física subjacente com muito mais detalhes se tornará possível com o Telescópio James Webb. Uma vez em operação regular, Webb terá o poder de determinar decisivamente o quão comuns esses buracos negros em rápido crescimento são realmente,” Seiji Fujimoto conclui.
Publicado em 16/04/2022 12h25
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