Um buraco negro supermassivo excessivamente grande foi encontrado no Universo primordial

Uma equipe de astrônomos relatou a descoberta de um buraco negro supermassivo (SMBH) que se formou apenas 500 milhões de anos após o Big Bang. Nenhuma supernova naquela época poderia ter gerado um buraco negro de tamanho tão monstruoso. Resta uma versão alternativa sobre outra forma de surgimento de um embrião de buraco negro, mas também há dúvidas sobre isso.

Fonte da imagem: Chandra/JWST

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) ajudou a fazer a incrível descoberta. Mas mesmo ele precisava de ajuda para olhar tão longe no Universo primordial. Primeiro, os astrônomos usaram o efeito das lentes gravitacionais para aumentar ainda mais a luz de estrelas distantes. Em segundo lugar, o telescópio de raios X Chandra foi usado para procurar buracos negros em galáxias distantes. Webb procurou galáxias adequadas e mediu o seu desvio para o vermelho, e o Chandra captou os raios X que os buracos negros emitem quando se alimentam de matéria.

Dos 11 candidatos, a galáxia UHZ1 com um desvio para o vermelho de cerca de 10 foi um ajuste quase perfeito (com um desvio de 4 sigma) e estava localizada atrás do enorme aglomerado de galáxias Abell 2744, que forneceu um “zoom quádruplo”. Medições e cálculos mostraram que no centro de UHZ1, escondido atrás de camadas de poeira e gás, está um buraco negro supermassivo com uma massa de cerca de 10 milhões de massa solar. A massa do buraco negro era igual à massa de todas as outras matérias da galáxia. Como ele cresceu até esse tamanho e quando a luz foi observada tornou-se um mistério. A massa de todos os buracos negros observados no Universo local é igual a aproximadamente 0,1% da massa da matéria nas galáxias, incluindo a nossa.

Acredita-se que os primeiros buracos negros começaram a aparecer 200 milhões de anos após o Big Bang. Assim, o buraco negro em UHZ1 precisou de apenas 300 milhões de anos para atingir tamanhos colossais. Uma fusão comum não poderia levar a isso, uma vez que pequenos buracos negros não possuem o potencial gravitacional necessário. Evoluir de uma fase de supernova para uma estrela muito, muito grande no Universo primordial também não é uma opção. Tal buraco negro teria de se alimentar a uma taxa duas vezes maior, o que é teoricamente possível, mas praticamente improvável.

Resta a última opção, que mais ou menos se enquadra na nossa compreensão dos processos no Universo. Supõe-se que os embriões de SMBHs também possam se formar durante o colapso de densas nuvens de gás no Universo primordial. Neste caso, o embrião do buraco negro UHZ1 poderia ser grande o suficiente para se transformar no buraco negro observado na galáxia. A sua taxa de crescimento ainda corresponde à alimentação pelo limite de Eddington, graças ao qual podemos calcular os limites das massas dos buracos negros. Até agora, tal objeto foi descoberto em uma única cópia no Universo, e isso não nos permite falar de uma tendência.

Os cientistas pedem cautela em relação aos resultados obtidos. A comunidade científica também mostra cautela com a observação feita. Assim, um artigo sobre a descoberta apareceu originalmente em arxiv.org em 24 de maio de 2023. Em setembro foi submetido a nova revisão e ainda ontem foi publicado na Nature Astronomy.

A propósito, um novo e mais extenso estudo das descobertas de Webb no Universo primordial sugere que os dados sobre galáxias crescidas naquela época são um tanto exagerados. Ainda assim, são muito menos comuns e não tão massivos como foi dito após as primeiras observações de Webb.