Cientistas descobriram um buraco negro que desafia as leis da astrofísica.

O Observatório Espacial James Webb, como qualquer instrumento científico de ponta, expandiu as fronteiras do nosso conhecimento. Seu telescópio infravermelho perscrutou as profundezas do universo — desde sua infância e adolescência. Para a alegria dos astrônomos, eles viram algo bem diferente do que os teóricos previam há décadas: o universo primordial revelou-se repleto de surpresas, desde galáxias extremamente avançadas até buracos negros supermassivos. Esta nova descoberta se encaixa nessa mesma categoria.

Fonte da imagem: NASA

Como dizem os astrônomos observacionais, os teóricos sempre encontram uma saída. Mas sem evidências, não há confirmação de hipóteses. Especialmente no caso de fenômenos que permanecem inexplicáveis. Em particular, o Webb descobriu objetos conhecidos como pequenos pontos vermelhos (LRDs, na sigla em inglês) no Universo primordial. Eles só foram vistos pela primeira vez em suas imagens. De acordo com as conclusões iniciais, tratam-se de buracos negros supermassivos (SMBHs) envoltos em nuvens de gás nos centros das galáxias primitivas. A observação direta desses objetos era considerada impossível, e as estimativas eram indiretas. Enquanto isso, os SMBHs em estágios tão iniciais da evolução do Universo podem lançar luz sobre o mistério de suas origens e responder à pergunta: o que veio primeiro no Universo — as galáxias ou os SMBHs?

Dois novos artigos são dedicados ao objeto Abell 2744-QSO1 — um dos “pequenos pontos vermelhos” descobertos pelo Webb no Universo primordial. Esta é uma fonte infravermelha compacta com um desvio para o vermelho de z = 7,04, o que significa que a vemos aproximadamente como era 700 milhões de anos após o Big Bang. O objeto foi encontrado no campo do aglomerado de galáxias Abell 2744, que atua como uma lente gravitacional: ele amplifica a luz de uma fonte distante e produz múltiplas imagens do mesmo objeto. O aglomerado amplia ainda mais o objeto em aproximadamente três vezes, permitindo uma visão mais detalhada.

O tamanho estimado do QSO1 é de cerca de 1.300 anos-luz, o que é extremamente pequeno para um sistema com um buraco negro supermassivo em seu centro. Sua massa é dois terços da massa da galáxia que circunda o buraco. Obviamente, ele não poderia ter crescido até esse tamanho se alimentando de gás e estrelas ao seu redor. Como imaginávamos anteriormente, ele primeiro explodiu.Um buraco negro de massa estelar nasce em uma supernova. Ele então cresce sobre o material circundante e se torna um buraco negro supermassivo somente após uma série de fusões de galáxias, durante as quais os buracos negros centrais também se fundem em um objeto mais massivo.

Aliás, o buraco negro no centro do QSO1 foi “ponderado” diretamente pela primeira vez, em vez de usar linhas espectrais, o que é surpreendente para um objeto tão distante. Usando os espectrômetros do Webb, os cientistas estudaram a dinâmica do gás em sua vizinhança, o que lhes permitiu determinar a distribuição da massa do gás e estimar com mais ou menos precisão a massa do próprio buraco negro supermassivo (SMBH), que se mostrou ligeiramente maior do que o previsto — 50 milhões de massas solares contra os 40 milhões esperados. Além disso, descobriu-se que o espectro dos gases ao redor do objeto continha principalmente elementos primordiais, como hidrogênio e hélio. A ausência de metais também indicou uma discrepância com a teoria convencional da evolução dos buracos negros — não houve explosões de supernovas a partir das quais os SMBHs poderiam ter evoluído.

Tudo isso leva os pesquisadores à conclusão de que os buracos negros podem ter surgido e evoluído mesmo antes do nascimento das galáxias — algo bem diferente do que a ciência imaginava anteriormente. Esta é uma descoberta significativa que pode reescrever as leis da astrofísica a respeito da evolução dos buracos negros e processos relacionados no mundo ao nosso redor.