Esse é o quasar mais antigo e distante já encontrado

Esse é o quasar mais antigo e distante já encontrado

Por Daniele Cavalcante | 19 de Janeiro de 2021 às 09h07
NASA

Astrônomos encontraram mais uma evidência de que os buracos negros supermassivos estão intrinsecamente relacionados à evolução das galáxias. É que uma equipe liderada pela Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, descobriu um quasar localizado a 13,03 bilhões de anos-luz de distância da Terra — ou seja, há neste objeto um enorme buraco negro ativo que surgiu nos primórdios do universo.

Quasares são objetos altamente luminosos e energéticos criados pela atividade de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia. Então, trata-se de um núcleo galáctico ativo maior que uma estrela, mas menor do que o mínimo para ser considerado uma galáxia. Esses objetos estão entre os mais luminosos, poderosos e energéticos no cosmos.

Até então, os pesquisadores desconfiavam que os buracos negros supermassivos que existem nos centros galácticos exercem alguma influência nas galáxias que os hospedam. Só que ninguém havia encontrado uma evidência tão antiga quanto esta. O quasar, que foi chamado de J0313-1806, é tão antigo e poderoso que é evidente sua influência sobre a galáxia que o hospeda. Antes deste, o quasar recordista de distância — e, consequentemente, de idade — era o ULAS J1342+0928, nascido 690 milhões de anos após o Big Bang.

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Nascido há 13,03 bilhões de anos, o buraco negro supermassivo no coração deste quasar tem o equivalente a 1,6 bilhão de massas solares. Ele surgiu 670 milhões de anos após o Big Bang, e isso representa um problema para os astrofísicos: não houve tempo o suficiente desde o nascimento do cosmos para que um buraco negro adquira tanta massa. Além disso, este é o primeiro quasar de seu tipo a mostrar evidências de um vento de gás superaquecido escapando dos arredores do buraco negro com velocidade relativística (comparável à da luz).

O problema dos quasares

Os quasares são tão massivos e poderosos que os astrofísicos têm dificuldades para explicar como eles foram formados. Alguns deles são bastante antigos e energéticos, e seus buracos negros possuem tanta massa que os pesquisadores não sabem exatamente como eles acumularam em si tanta matéria. Um quasar como o J0313-1806, ou mesmo o ULAS J1342+0928, não poderia ganhar tanta massa em apenas alguns milhares de anos após o Big Bang.

Então, como esses buracos negros nasceram, há mais de 13 bilhões de anos (lembre-se, o universo tem cerca de 13,7 bilhões de anos) e se tornaram tão massivos? Uma das hipóteses é que logo após as primeiras estrelas se formarem, alguns aglomerados estelares colidiram entre si, formando imensos buracos negros. Outra sugere que os primeiros buracos negros conseguiam devorar estrelas o suficiente para se tornarem tão gigantescos.

Ilustração do Quasar ULAS J1342+0928, um dos objetos mais distantes já observados no universo (Imagem: Robin Dienel/Carnegie Institution For Science)

Quando mencionamos que o quasar J0313-1806 apresentava um problema, é porque ele não se encaixa em nenhuma dessas hipóteses sobre a formação de buracos negros primitivos. De acordo com a equipe que o descobriu, se buraco negro no centro desse quasar tivesse se formado 100 milhões de anos após o Big Bang, ele teria 10.000 massas solares, e não 1,6 bilhão.

De acordo com Xiaohui Fan, coautor do estudo, significa que “não importa o que você faça, a semente deste buraco negro deve ter se formado por um mecanismo diferente. Neste caso, um que envolve grandes quantidades de gás hidrogênio primordial frio colapsando diretamente em uma semente de buraco negro”. Ou seja, este buraco negro pode ter nascido sem nenhuma estrela envolvida no processo (considera-se que na maioria dos casos buracos negros se formam após o colapso de uma estrela muito massiva).

Formação de estrelas nos quasares

Outra característica observada neste quasar é que, embora ele esteja expulsando gás de sua galáxia hospedeira em velocidade relativística (lembra do vento superaquecido mencionado antes?), ainda há muito gás para formar estrelas. Muitas estrelas, na verdade. De acordo com a pesquisa, a galáxia ao redor do J0313-1806 produz estrelas em uma taxa equivalente a 200 massas solares por ano. Isso é um ritmo muito alto, se comparado com as galáxias como a própria Via Láctea, que produz 1 massa solar ao ano.

Representação artística do quasar Pōniuāena (Imagem: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)

De acordo com Fan, quasares como este provavelmente ainda estão no processo de formação de seus buracos negros supermassivos, pois é justamente através atividade desses buracos negros se alimentando de gás que os quasares começam a brilhar. Mas o processo deve acabar em algum momento. O fluxo de vento no J0313-1806 expulsa todo o gás para fora da galáxia, então não haverá mais nada para alimentar este buraco negro. “Esta é uma evidência de como essas primeiras galáxias massivas e seus quasares crescem”, explica Fan.

A equipe espera não apenas observar mais detalhes sobre este quasar no futuro, como também encontrar outros objetos tão antigos quanto este. Para ambos objetivos, eles contam com a próxima geração de telescópios, incluindo o James Webb, que será capaz de mostrar uma riqueza de detalhes sem precedentes. Assim, os pesquisadores terão mais pistas sobre o universo primitivo e sua evolução.

Fonte: Phys.org

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