O telescópio James Webb detecta dois buracos negros monstruosos se fundindo no início dos tempos, desafiando nossa compreensão do universo
Os astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para detectar o par mais distante de buracos negros em colisão no universo conhecido. Os monstros cósmicos – cada um com a massa estimada em 50 milhões de sóis – foram detectados a mais de 13 mil milhões de anos-luz de distância, numa altura apenas 740 milhões de anos após o Big Bang.
Embora não seja o maior ou buracos negros mais antigos já detectadoso par em fusão ainda conseguiu crescer de forma desconcertante para um período tão precoce na história do universo, disseram os autores do estudo em um Agência Espacial Europeia (ESA) declaração. Esta descoberta desafia ainda mais as principais teorias de cosmologiaque não conseguem explicar como os objetos na infância do universo poderiam crescer tão grandes e tão rapidamente.
“Nossas descobertas sugerem que a fusão é uma rota importante através da qual os buracos negros podem crescer rapidamente, mesmo no amanhecer cósmico”, disse o principal autor do estudo. Hannah Ubler, disse um pesquisador da Universidade de Cambridge, no comunicado. “Juntamente com outras descobertas do Webb sobre buracos negros massivos e ativos no Universo distante, os nossos resultados também mostram que os buracos negros massivos têm moldado a evolução das galáxias desde o início.”
Buracos negros são objetos extraordinariamente massivos com uma atração gravitacional tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar de suas garras. Pensa-se que se formam quando estrelas massivas colapsam em explosões de supernovas e crescem engolindo indefinidamente o gás, a poeira, as estrelas e outras matérias nas galáxias que as rodeiam.
Os buracos negros mais famintos e ativos podem atingir o status de supermassivos – chegando a algo entre algumas centenas de milhares e vários bilhões de vezes a massa do sol. Uma das principais maneiras pelas quais os buracos negros supermassivos podem atingir tamanhos tão gigantescos é fundindo-se com outros grandes buracos negros em galáxias próximas – um fenômeno que foi detectado em vários momentos e lugares em todo o universo.
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A nova descoberta é cortesia do poderoso instrumento infravermelho NIRCam do JWST, que pode detectar a luz de objetos antigos através de vastas distâncias cósmicas e através de nuvens obscuras de poeira.
No novo estudo, publicado quinta-feira (16 de maio) no Avisos mensais da Royal Astronomical Society, os pesquisadores treinaram as câmeras infravermelhas do JWST em um conhecido sistema de buraco negro chamado ZS7, localizado em uma época inicial do universo conhecida como alvorecer cósmico. Observações anteriores mostraram que o sistema abriga um núcleo galáctico ativo – um buraco negro supermassivo no centro da galáxia, que emite luz brilhante na forma de gás quente e poeira. gira na boca do buraco negro.
Observações detalhadas com o JWST revelaram o movimento de uma densa nuvem de gás em torno do buraco negro — sugerindo que estava a crescer ativamente — e também identificaram a localização aproximada de um segundo buraco negro localizado muito próximo, provavelmente em processo de fusão com o primeiro.
“Graças à nitidez sem precedentes das suas capacidades de imagem, Webb também permitiu à nossa equipa separar espacialmente os dois buracos negros,” disse Übler. A equipe calculou um dos buracos negros com cerca de 50 milhões de massas solares; o segundo buraco negro, que está “enterrado” na densa nuvem de gás, provavelmente tem uma massa semelhante à do seu vizinho, mas os investigadores não conseguiram obter uma visão suficientemente clara da sua radiação para ter a certeza.
Este par excepcionalmente antigo de buracos negros em fusão acrescenta ainda mais peso à ideia de que os buracos negros tinham um enorme impacto na evolução das galáxias no universo infantil, crescendo mais rápido do que as teorias atuais da cosmologia podem explicar.
O legado destas fusões massivas ainda pode ser sentido hoje na forma de ondas gravitacionais – ondulações na estrutura do espaço-tempo que foram inicialmente previsto por Albert Einsteine que foram recentemente confirmados como sendo um característica onipresente do universo – que se espalham pelo espaço quando objetos massivos como buracos negros e estrelas de nêutrons colidem.
As ondulações liberadas por esses monstros distantes em colisão são muito fracas para serem detectadas pelos atuais detectores de ondas gravitacionais na Terra, acrescentaram os autores do estudo. No entanto, os detectores da próxima geração que serão implantados no espaço, como os planeados pela ESA Detector LISA (com lançamento previsto para 2035), deverá ser capaz de detectar até mesmo as ondulações mais distantes da fusão de buracos negros. Os novos resultados sugerem que as evidências destas fusões antigas podem ser muito mais abundantes do que se pensava anteriormente.
