A observação de um buraco negro sempre foi como espiar através de uma fechadura, tentando desvendar mistérios que se desenrolam na escuridão do cosmos.
Recentemente, astrônomos surgiram com uma descoberta do mais distante buraco negro já observado em raios-X, um colosso cósmico que nos convida a revisitar e, talvez, reescrever o que sabemos sobre a formação desses gigantes gravitacionais.
Localizado em uma galáxia que veio à existência 470 milhões de anos após o Big Bang, este buraco negro não é apenas uma relíquia do começo do universo, mas também desafia nossa compreensão de como tais estruturas maciças se formam e crescem.
Através da colaboração entre o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Observatório de Raios-X Chandra, ambos da NASA, astrônomos conseguiram identificar a luz fraca da galáxia hospedeira, designada UHZ1. A massa da galáxia, aproximadamente 140 milhões de vezes a massa do sol, foi ampliada pela lente gravitacional criada por um aglomerado de galáxias situado à sua frente, o Abell 2744, permitindo que o JWST a detectasse.
Em seguida, o Chandra observou a UHZ1 por duas semanas, detectando raios-X poderosos emitidos por um disco de gás que orbita freneticamente o buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia distante, o que forneceu uma nova peça ao quebra-cabeça, revelando que o buraco negro supermassivo tem uma massa equivalente à de sua galáxia hospedeira, algo entre dezenas de milhões a centenas de milhões de massas solares.
Essa descoberta coloca em evidência duas teorias principais que tentam explicar a origem dos buracos negros supermassivos: A primeira sugere que eles se formam através da fusão rápida de buracos negros de massa estelar, enquanto a segunda postula que eles podem se formar diretamente de nuvens de gás em colapso, com massas que variam entre 10.000 e 100.000 vezes a do sol.
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Qual a teoria mais provável da origem do buraco negro?
O tamanho avantajado do buraco negro recém-descoberto favorece a segunda teoria. Segundo o brilho e a energia dos raios-X observados, os astrônomos estimam que o buraco negro já nasceu gigante, com uma massa aproximada entre 10 milhões e 100 milhões de massas solares.
Isso sugere que, em vez de começar como uma semente que precisa de tempo para crescer, esse buraco negro já começou sua existência como um “broto”, o que lhe dá uma grande vantagem no processo de crescimento.
As descobertas recentes se alinham com as previsões de Priyamvada Natarajan, astrofísica teórica da Universidade de Yale, cujos cálculos teóricos apontam para a criação de “buracos negros descomunais” que se formam diretamente do colapso de nuvens de gás. A evidência apresentada por essa descoberta sugere que podemos estar testemunhando a fase inicial de um buraco negro supermassivo que possui aproximadamente a mesma massa das estrelas de sua galáxia hospedeira.
Esse estágio inicial é particularmente intrigante porque, em galáxias modernas, os buracos negros supermassivos normalmente possuem apenas cerca de um décimo da massa de suas galáxias anfitriãs. Além disso, há uma correlação observada entre a massa dos buracos negros supermassivos e a massa estelar do bojo central de uma galáxia espiral ou a massa total de uma galáxia elíptica, e a observação de um buraco negro ativo nesse estágio de crescimento oferece uma oportunidade única para entender como essa correlação se desenvolve ao longo do tempo.
O que torna UHZ1 ainda mais fascinante é que, embora seja relativamente pequena para uma galáxia, ela encapsula um fenômeno que desafia a noção de que a formação de galáxias e seus buracos negros supermassivos é um processo lento e gradual. Modelos de formação de galáxias indicam que elas começam pequenas e crescem através de fusões com outras galáxias ou nuvens de gás intergalácticas. O que não é bem compreendido é o papel exato que esses buracos negros desempenham nesse processo.
Ao observar UHZ1 e seu buraco negro colossal, os astrônomos têm a rara chance de estudar um gigante em sua juventude, oferecendo insights valiosos sobre os estágios iniciais da evolução galáctica e a dinâmica envolvida na criação de estruturas tão massivas.
Se comparada à idade do universo, de aproximadamente 13,8 bilhões de anos, a oportunidade de observar uma galáxia de apenas 470 milhões de anos nos dá a chance de olhar para um buraco negro ainda jovem, dando espaço para uma nova possibilidade de compreensão do nosso universo em toda sua complexidade.
Fonte: Scientific American
