Galáxia anã esconde buraco negro “faminto” com pistas cósmicas valiosas

Astrónomos descobriram um buraco negro supermassivo numa galáxia anã, apenas 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang. Este "guloso" desafia limites teóricos, revelando pistas intrigantes sobre a evolução da sua espécie.

NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani

A juntar a outros mistérios já existentes, uma equipa de astrónomos usou dados do telescópio espacial James Webb e do Observatório de Raios-X Chandra para descobrir um buraco negro supermassivo chamado LID-568, escondido numa galáxia anã, a devorar matéria a um ritmo fenomenal mais de 40 vezes acima do limite teórico.

Embora tenha sido de curta duração, este fenómeno, ocorrido apenas 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang, pode ajudar a explicar como buracos negros gigantes cresceram tão rápido no início do universo.

A descoberta sugere que um único episódio de alimentação intensa pode ser crucial para o crescimento, independentemente da origem “leve” ou “pesada” do buraco negro.

Existem buracos negros supermassivos no centro da maioria das galáxias, e os telescópios modernos continuam a observá-los em tempos surpreendentemente precoces da evolução do Universo. É difícil compreender como é que estes buracos negros conseguiram crescer tanto e tão rapidamente, mas com a descoberta de um buraco negro supermassivo de baixa massa, alimentando-se de matéria a um ritmo extremo, logo após o nascimento do Universo, há agora novas informações valiosas sobre os mecanismos dos buracos negros de crescimento rápido no Universo primitivo, sublinha a NASA.

O LID-568 estava escondido entre milhares de objetos no levantamento COSMOS do Observatório de Raios-X Chandra, um catálogo resultante de cerca de 4,6 milhões de segundos de observações do Chandra. Esta população de galáxias é muito brilhante sob luz de raios X, mas invisível em observações óticas e anteriores no infravermelho próximo.

Já acompanhando o James Webb, os astrónomos puderam utilizar a sensibilidade infravermelha única do observatório para detetar estas fracas emissões homólogas, que levaram à descoberta do buraco negro.

Veja na galeria algumas das melhores imagens registadas com a ajuda do James Webb

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A velocidade e a dimensão destes fluxos levaram a equipa a inferir que uma fração substancial do crescimento em massa do LID-568 pode ter ocorrido num único episódio de rápida acumulação.

O LID-568 parece estar a alimentar-se de matéria a uma taxa 40 vezes superior ao limite de Eddington. Este limite está relacionado com a quantidade máxima de luz que o material em torno de um buraco negro pode emitir, bem como com a rapidez com que pode absorver matéria, pelo que a sua força gravitacional interna e a pressão externa gerada a partir do calor da matéria comprimida e em queda mantêm-se em equilíbrio.

Os resultados obtidos fornecem novos insights sobre a formação de buracos negros supermassivos a partir de “sementes” de buracos negros mais pequenos, que as teorias atuais sugerem que surgem da morte das primeiras estrelas do universo (sementes leves) ou do colapso direto de nuvens de gás ( sementes pesadas). Até agora, estas teorias careciam de confirmação observacional.

A nova descoberta sugere que uma porção significativa do crescimento de massa pode ocorrer durante um único episódio de alimentação rápida, independentemente de o buraco negro ter tido origem numa semente leve ou pesada.

O estudo que levou à descoberta foi liderado por Hyewon Suh, astrónomo do Observatório Internacional Gemini/NSF NOIRLab, e os resultados estão descritos num artigo entretanto publicado na revista Nature Astronomy.