Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, cientistas observaram a fusão mais de buracos negros supermassivos mais antiga (portanto, mais distante) já detectada.
De acordo com o comunicado oficial de divulgação do achado, estes buracos negros estão localizados no centro de duas galáxias em colisão. O evento está tão distante que é visto como ocorria apenas 740 milhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha uma pequena fração de sua idade atual de 13,8 bilhões de anos.
Os astrônomos há muito tempo suspeitam que buracos negros supermassivos, com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a do Sol, desempenham um papel crucial na evolução cósmica. Esta descoberta feita graças ao JWST sugere que esses buracos negros estão influenciando a evolução do Universo desde os primórdios.
O papel crucial dos buracos negros supermassivos
O JWST tem revelado regularmente buracos negros supermassivos no Universo infantil, um fato que intriga os cientistas, pois o processo de fusão que facilita seu crescimento deveria levar mais de um bilhão de anos. Esta recente descoberta pode ajudar a resolver o mistério de como esses buracos negros cresceram tão rapidamente na história do cosmos.
Os buracos negros supermassivos que consomem matéria residem nos núcleos galácticos ativos (AGN). Esses buracos negros emitem radiações brilhantes conhecidas como quasares, que podem ofuscar a luz combinada de todas as estrelas em sua galáxia. As emissões dos quasares possuem características específicas que permitem aos astrônomos identificar sua origem em buracos negros supermassivos, sendo visíveis apenas por telescópios em órbita.
Participação importante do Telescópio Espacial James Webb
Para estudar a fusão de quasares no Universo primitivo, os pesquisadores ampliaram um sistema galáctico a cerca de 12 bilhões de anos-luz de distância, chamado ZS7, usando o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do JWST.
“Encontramos evidências de gás muito denso com movimentos rápidos nas proximidades do buraco negro, bem como gás quente e altamente ionizado iluminado pela radiação energética típica dos buracos negros em acreção [alimentação]”, explicou a líder da pesquisa (publicada no periódico The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) e cientista da Universidade de Cambridge, Hannah Übler.
A nitidez das imagens do JWST permitiu à equipe separar espacialmente os dois buracos negros. Um deles tem uma massa de cerca de 50 milhões de vezes a do Sol. Embora o segundo buraco negro supermassivo pareça ter uma massa semelhante, a confirmação é difícil devido ao gás denso ao seu redor.
“A massa estelar do sistema que estudamos é semelhante à da Grande Nuvem de Magalhães”, disse Pablo G. Pérez-González, cientista do Centro de Astrobiologia (CAB). “Podemos imaginar como a evolução das galáxias em fusão seria afetada se cada uma tivesse um buraco negro supermassivo do tamanho do que temos na Via Láctea”.
Quando esses buracos negros finalmente se fundirem, eles gerarão ondas gravitacionais que se irradiarão à velocidade da luz. A detecção dessas ondas pode ser feita pela próxima geração de detectores de ondas gravitacionais, incluindo o Laser Interferometer Space Antenna (LISA), uma missão conjunta da NASA e da Agência Espacial Europeia (ESA) programada para lançamento em 2035.
Os resultados do JWST sugerem que sistemas mais leves detectáveis pelo LISA são mais comuns do que se pensava. “Isso nos fará ajustar nossos modelos para as taxas do LISA nessa faixa de massa”, disse Nora Luetzgendorf, cientista líder do projeto LISA na ESA. “Esta é apenas a ponta do iceberg”.
O JWST continuará investigando os primeiros buracos negros supermassivos. A partir do mês que vem, um programa nas operações do Ciclo 3 do telescópio de US$10 bilhões examinará a relação entre buracos negros massivos e suas galáxias hospedeiras nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang. Esta pesquisa pode revelar a taxa de colisão desses buracos negros e se isso explica seu rápido crescimento no universo primitivo.