Em uma descoberta revolucionária, os cientistas encontraram o quasar mais distante já conhecido – e é o lar de um buraco negro supermassivo.
Astrônomos liderados por pesquisadores da Universidade do Arizona avistaram o quasar brilhante a cerca de 13,03 bilhões de anos-luz da Terra. Os quasares estão entre os objetos mais brilhantes do universo, os quasares são núcleos galácticos ativos e luminosos alimentados por buracos negros supermassivos que se alimentam ativamente de material próximo.
Quando esse material é sugado, os quasares liberam feixes ultrabrilhantes de radiação eletromagnética. Os cientistas suspeitam que esses objetos brilhantes e ultramassivos podem na verdade ser um estágio evolutivo para algumas galáxias. Na verdade, os cientistas estimam que, em média, o buraco negro desse quasar em particular ingere uma quantidade de massa equivalente a 25 sóis por ano.
Este quasar, chamado J0313-1806, pode ser datado de apenas 670 milhões de anos após o Big Bang (o universo naquela época tinha apenas 5% de sua idade atual), tornando-o o quasar mais distante e mais antigo já encontrado. Este quasar também hospeda um buraco negro supermassivo que tem uma massa igual a 1,6 bilhão de nossos sóis.
Um quasar recorde
Embora este quasar recém-descoberto seja surpreendentemente antigo e distante, as observações da equipe também mostraram evidências de que há um vento de gás superaquecido fluindo de todo o buraco negro supermassivo da galáxia, com esse gás viajando a um quinto da velocidade da luz, de acordo com uma afirmação. Se este forte vento impulsionado pelo quasar vindo do quasar mais distante já avistado não fosse interessante o suficiente, a equipe também encontrou atividade de formação estelar extremamente ativa na galáxia que contém o quasar.
Estima-se que J0313-1806 crie cerca de 200 massas solares a cada ano, em comparação com a massa solar da nossa Via Láctea por ano, de acordo com o comunicado.
“Esta é uma taxa de formação de estrelas relativamente alta, semelhante à observada em outros quasares de idade semelhante, e nos diz que a galáxia hospedeira está crescendo muito rápido”, autor principal Feige Wang, pesquisador do Hubble Fellow do Observatório Steward da Universidade do Arizona, disse na mesma declaração.
Investigação quasar
Agora, por causa de seu relacionamento próximo, os cientistas pensam que, estudando quasares, eles podem aprender mais sobre como os objetos surgiram e como os buracos negros supermassivos realmente se comportam.
Embora este quasar esteja apenas 20 milhões de anos-luz mais longe da Terra do que o último que teve o título de “quasar mais distante”, o buraco negro supermassivo do novo recordista é cerca de duas vezes mais pesado que o de seu predecessor. Este detalhe pode mudar a forma como os cientistas entendem a relação entre esses objetos cósmicos supermassivos e superbrilhantes.
“Esta é a primeira evidência de como um buraco negro supermassivo está afetando sua galáxia hospedeira ao seu redor”, disse Wang. “Por observações de galáxias menos distantes, sabemos que isso tem que acontecer, mas nunca vimos acontecer tão cedo no universo.”
Como você faz um buraco negro supermassivo
Quasares como o J0313-1806, que já acumularam buracos negros imensamente massivos em tão pouco tempo no início do universo, intrigam os cientistas há anos. Embora buracos negros possam ser criados quando estrelas explodem em supernovas e colapsam, e buracos negros menores podem se fundir, eventualmente acumulando massa, esses quasares ultrassensos do universo inicial permanecem misteriosos. Como eles ficaram tão grandes tão rapidamente?
Com este “novo” quasar para estudar, esta equipe está se concentrando em como um buraco negro supermassivo poderia ter ganhado tal massa e se formado em tão pouco tempo. O buraco negro do quasar é muito grande para ser explicado por algumas teorias anteriores. Na verdade, a equipe pensa que, mesmo se o buraco negro se formou tão cedo quanto 100 milhões de anos após o Big Bang e cresceu o mais rápido possível, ele ainda teria apenas 10.000 vezes a massa do nosso sol – e é 1,6 bilhão de vezes maciço.
“Isso indica que não importa o que você faça, a semente desse buraco negro deve ter se formado por um mecanismo diferente”, co-autor Xiaohui Fan, professor e chefe associado do Departamento de Astronomia da Universidade do Arizona. “Neste caso, um que envolve grandes quantidades de gás hidrogênio frio primordial colapsando diretamente em um buraco negro semente …” Para que o buraco negro tivesse crescido até o tamanho que vemos com J0313-1806, ele teria que ter começado fora com um buraco negro semente de pelo menos 10.000 massas solares, e isso só seria possível no cenário de colapso direto. ”
A equipe espera encontrar mais quasares “nascidos” por volta dessa mesma época no universo inicial para ajudá-los a explorar mais e entender melhor como esses objetos poderosos e massivos surgiram.
“Nossa pesquisa de quasares cobre um campo muito amplo, permitindo-nos escanear quase metade do céu”, disse na mesma declaração a coautora Jinyi Yang, Peter A. Strittmatter Fellow do Observatório Steward. “Selecionamos mais candidatos sobre os quais acompanharemos com observações mais detalhadas.”
Yang acrescentou que futuras observações com um telescópio baseado no espaço como o James Webb Space Telescope da NASA podem impulsionar essa pesquisa ainda mais longe.
“Com telescópios terrestres, só podemos ver uma fonte pontual”, disse Wang. “Observações futuras poderiam tornar possível resolver o quasar com mais detalhes, mostrar a estrutura de seu fluxo de saída e até onde o vento se estende em sua galáxia, e isso nos daria uma ideia muito melhor de seu estágio evolutivo.”
Este trabalho foi aceito para publicação na revista Astrophysical Journal Letters e foi apresentado em 12 de janeiro de 2021 no 237º encontro da American Astronomical Society.
Publicado em 13/01/2021 21h48
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