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“Pontos vermelhos” captados pelo James Webb podem ser buracos negros

by with No Comment buraco negroburaco negro supermassivoCiência e EspaçoJames Webb

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou em suas fotos um grupo de objetos avermelhados nomeados de “pequenos pontos vermelhos (LRDs)”. Pesquisadores acreditam que eles são um registro dos momentos iniciais da formação de galáxias no universo e podem estar girando em alta velocidade.

Ao se analisar os LRDs, a equipe descobriu que o seu espectro é altamente ampliado pelo efeito Doppler. Segundo o artigo, isso indica que o gás que está emitindo luz está girando sobre um centro em uma velocidade tremenda. Os cálculos do grupo mostraram que ele está orbitando a mais de mil quilômetros por segundo.

Essa situação sugere que os gases estão na órbita de um buraco negro supermassivo que está alimentando um núcleo galáctico ativo (AGN). Porém, os pontos vermelhos se diferenciam dos outros AGNs porque sua intensidade no espectro infravermelho é plana. Além disso, eles também emitem pouco nas faixas de raios-x e rádio, o que é incomum para núcleos ativos.

Na busca pela resposta, a equipe de cientistas analisou 12 LRDs em fotografias de alta resolução feitas pelo JWST.

Pontos vermelhos captados pelo James Webb. (Imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colby College))

Buraco negro dos LRDs está amadurecendo

Os modelos matemáticos utilizados na pesquisa tomaram como base para os LRDs um disco de acreção girando rapidamente ao redor de um buraco negro embutido em uma nuvem galáctica jovem. A partir disso, a equipe descobriu que a nuvem ao redor precisaria ser altamente ionizada, o que faria uma densa camada de elétrons livres ao redor da galáxia, absorvendo grande parte dos raios-x e da luz de rádio.

Ao constatarem isso, os cientistas notaram que, se os gases são densos a ponto de bloquear os raios, o buraco negro deve estar gerando uma quantidade enorme de energia para os LRDs brilharem. 

Com base em observações, os buracos negros teriam que estar acumulando massa perto do Limite de Eddington, que é a taxa máxima de acumulação de matéria. Para além dessa linha, a intensidade da luz produzida é tão forte que empurraria a matéria para longe mais rápido do que a gravidade poderia juntá-la.

Representação artística de um buraco negro supermassivo ativo lançando poderosos jatos. (Imagem: ESO/L. Calçada)

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Todas essas informações levaram o grupo a concluir que os LRDs são buracos negros supermassivos jovens em estado de amadurecimento. Segundo as estimativas de massa, eles têm cerca de 10 mil a um milhão de massas solares, o que é muito menor do que os outros supermassivos.

A equipe também conseguiu explicar porque é difícil observar LRDs em desvios para o vermelhos menores. Sua acreção de massa perto do Limite de Eddington os faria limpar rapidamente a nuvem ionizada ao seu redor. À medida que essa névoa se dissipa, os pontos vermelhos começam a se assemelhar aos núcleos galáticos ativos tradicionais, chegando à maturidade.

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Buracos negros supermassivos podem ser mais comuns do que pensávamos

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Um blazar encontrado a 12,9 bilhões anos-luz de distância se tornou o mais distante já registrado – consequentemente, também o mais antigo. O objeto nos dá pistas sobre o universo primitivo, especialmente sobre os buracos negros supermassivos.

Dois estudos, publicados nas revistas Nature Astronomy e The Astrophysical Journal Letters, deram detalhes sobre a descoberta e revelaram que esses gigantes cósmicos podem ter sido mais comuns do que pensávamos.

Representação artística do blazar mais distante já encontrado (Imagem: US National Science Foundation/NSF National Radio Astronomy Observatory, B. Saxton)

Blazar pode mudar nossa compreensão sobre buraco negro supermassivo

O blazar foi batizado de J0410–0139 e está no centro de uma galáxia a 12,9 bilhões de anos-luz de distância. A identificação foi possível graças ao trabalho de vários equipamentos, como o Very Large Array, o telescópio ALMA e o Observatório de raios-X Chandra, da NASA.

A descoberta não é apenas um marco no estudo dos blazares, mas também pode mudar o que sabemos sobre a presença de buracos negros supermassivos no universo primitivo.

Vamos dar um passo atrás.

O que é um blazar e qual a relação com o buraco negro?

  • Um blazar é um tipo de núcleo galáctico ativo (AGN, na sigla em inglês) que hospeda um buraco negro supermassivo em seu centro;
  • Para ser considerado um blazar e não um quasar (que também hospeda esses monstros cósmicos em seu interior), os jatos de partículas disparados pelo objeto precisam estar apontadas por o observador. No nosso caso, a Terra.

O Olhar Digital explicou a diferença em detalhes aqui.

Representação artística de um jato de galáxia ativo (Crédito: M. Kornmesser / ESO)

Esse é o caso do J0410–0139. E como ele está apontado em nossa direção, é possível visualizar dentro do buraco negro supermassivo. Segundo o diretor do programa NSF do Observatório Nacional de Radioastronomia da NSF (NSF NRAO), Joe Pesce, isso ajudou os cientistas a descobrir que o astro não está agindo como deveria.

Essas observações são surpreendentes porque não parecemos entender a formação de buracos negros supermassivos tão bem quanto pensávamos. Mas elas também são empolgantes porque é um novo mistério que temos que resolver e, ao fazer isso, aprenderemos mais sobre o universo e como ele funciona.

Joe Pesce, diretor do programa NSF do Observatório Nacional de Radioastronomia da NSF

Emmaneul Momjian, também da NSF NRAO e participante do estudo, revelou como o alinhamento do blazar permitiu enxergar “diretamente o coração desta potência cósmica.”

Representação artística de um buraco negro supermassivo ativo lançando poderosos jatos (Crédito: ESO/L. Calçada)

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O que isso significa para os buracos negros supermassivos

Encontrar um blazar é raro. Encontrar o blazar mais distante e mais antigo já registrado é raríssimo. Segundo comunicado da NSF, um avistamento deste tipo indica que buracos negros supermassivos podem crescer mais rápido do que se pensava ou que eles nascem ainda maiores do que se acreditava.

Outros participantes do estudo explicaram que as observações também indicam que os astros deste tipo eram mais comuns do que se pensava. “Onde há um, há mais cem”, disse Silvia Belladitta, autora de pós-doutorado do estudo. Já Eduardo Bañados, primeiro autor do artigo, defende que “encontrar um AGN com um jato apontando diretamente para nós implica que, naquela época, deve ter havido muitos AGNs naquele período da história cósmica”.

Ou seja, buracos negros supermassivos eram mais comuns no universo primitivo do que pensávamos.

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