Lente gravitacional revela buracos negros supermassivos no início do universo

A quase 12 bilhões de anos-luz de distância, quando o universo ainda tinha 2 bilhões de anos, um sistema formado por dois buracos negros supermassivos emitiu sinais de rádio enquanto eles se alimentavam de matéria para ganhar massa e evoluir. Essa radiação percorreu o cosmos quase desde o início do espaço-tempo, mas foi graças a uma lente gravitacional que ela conseguiu chegar até nós.

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Para obter um vislumbre dos dois buracos negros, uma equipe de astrônomos usou uma nova técnica, com o Observatório de raios-X Chandra, da NASA. Essencialmente, a luz de raios-X passou por uma galáxia antes de chegar na Terra. Isso foi o suficiente para a formação de uma lente gravitacional (o efeito de distorção que ocorre quando a luz é distorcida pela gravidade de um objeto massivo).

Quando uma lente gravitacional acontece, os astrônomos podem ver uma imagem ampliada dos objetos que emitiram a luz distorcida. Isso permitiu observar o sistema binário de buracos negros no início do universo, o que de outra forma seria impossível detectar — sem a galáxia para distorcer a luz, os raios-X seriam fracos demais para serem vistos.

A NASA aproveitou a ocasião para explicar melhor como funcionam as lentes gravitacionais, um fenômeno previsto pela Relatividade Geral de Einstein. A ilustração do gráfico abaixo mostra como os caminhos da luz dos buracos negros distantes são curvados e amplificados pela galáxia, que está convenientemente entre os buracos negros e a Terra.

Quanto aos buracos negros em si, eles fazem parte de um sistema chamado MG B2016+112 e emitem raios-X porque estão ativos, ou seja, alimentam-se de matéria — ao menos era o que eles faziam há 12 bilhões de anos, quando a luz detectada foi emitida. Os raios X são consequência direta do processo de alimentação, assim como os jatos relativísticos.

Por falar nos jatos, os astrônomos cogitam esses buracos negros supermassivos também possuem essa característica. Não é sempre que um buraco negro ativo emite um jato relativístico, mas quanto acontece, é porque muita energia está sendo liberada, às vezes a ponto de ofuscar a própria galáxia que hospeda o buraco negro em questão.

No entanto, os astrônomos ainda não conseguiram uma resposta definitiva para o que viram na imagem ampliada pela lente gravitacional. É que além dos dois buracos negros, há uma terceira fonte misteriosa. Voltando ao gráfico acima, a luz de um dos objetos à esquerda (roxo) foi distorcida pela gravidade da galáxia, mas produziu dois feixes (roxos à direita). A luz do objeto mais fraco (azul) foi amplificada pela galáxia em até 300 vezes.

Outra possibilidade é de que as duas fontes de raios-X sejam apenas um buraco negro supermassivo em crescimento (e seu respectivo disco de acreção, que é o verdadeiro emissor de radiação) e um jato. Um artigo descrevendo os resultados do estudo foi publicado no The Astrophysical Journal.

Fonte: NASA