• Gabriela Bittencourt

NASA descobre novo buraco negro com rápido crescimento no universo

Astrônomos identificaram um buraco negro em rápido crescimento no universo primitivo que é considerado um "elo perdido" crucial entre as jovens galáxias formadoras de estrelas e os primeiros buracos negros supermassivos. Eles usaram dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA para fazer essa descoberta.


Imagem ilustrativa do novo buraco negro.
Impressão de um artista de um buraco negro supermassivo que está dentro do núcleo envolto em poeira de uma galáxia "starburst" vigorosamente formadora de estrelas. Crédito: NASA, ESA, N. Bartmann.

Até agora, o monstro, apelidado de GNz7q, estava à espreita despercebido em uma das áreas mais bem estudadas do céu noturno, o campo Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North).


A equipe obteve evidências de que GNz7q é um buraco negro recém-formado. O Hubble encontrou uma fonte compacta de luz ultravioleta (UV) e infravermelha. Isso não pode ser causado pela emissão de galáxias, mas é consistente com a radiação esperada de materiais que estão caindo em um buraco negro.



Buracos negros de rápido crescimento em galáxias empoeiradas e formadoras de estrelas são previstos por teorias e simulações de computador, mas não haviam sido observados até agora.


"Nossas análises sugerem que o GNz7q é o primeiro exemplo de um buraco negro em rápido crescimento no núcleo empoeirado de uma galáxia starburst em uma época próxima ao primeiro buraco negro supermassivo conhecido no universo", explicou Seiji Fujimoto, astrônomo da Niels Bohr.

Estudos recentes, publicado na revista Nature, descreveram esta descoberta, onde as propriedades do objeto em todo o seu espectro eletromagnético estão em excelente acordo com as previsões das simulações teóricas.


Mas como esses buracos negros supermassivos se tornaram tão grandes tão rápido?


As teorias atuais preveem que os buracos negros supermassivos começam suas vidas nos núcleos envoltos de poeira de galáxias "starburst" vigorosamente formadoras de estrelas antes de expelir o gás e a poeira circundantes e emergir como quasares extremamente luminosos. Embora extremamente raras, tanto essas galáxias empoeiradas quanto os quasares luminosos foram detectados no início do universo.



Buraco negro
Dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA e outros observatórios espaciais e terrestres descobriram um objeto único no universo distante que é um elo crucial entre jovens galáxias formadoras de estrelas e os primeiros buracos negros supermassivos. O objeto, que é referido como GNz7q, é o ponto vermelho no centro da imagem do Hubble Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North).

A equipe acredita que o GNz7q pode ser um elo perdido entre essas duas classes de objetos. GNz7q tem exatamente os dois aspectos da galáxia empoeirada e do quasar, onde a luz do quasar mostra a cor avermelhada da poeira.



Além disso, GNz7q carece de várias características que geralmente são observadas em quasares típicos e muito luminosos (correspondendo à emissão do disco de acreção do buraco negro supermassivo), o que provavelmente explica que o buraco negro central em GN7q ainda está em uma fase jovem e fase menos massiva.



“GNz7q fornece uma conexão direta entre essas duas populações raras e fornece um novo caminho para entender o rápido crescimento de buracos negros supermassivos nos primeiros dias do universo”, disse Fujimoto.

Geralmente, o disco de acreção de um buraco negro maciço deve ser muito brilhante tanto na luz UV quanto na luz de raios X. Mas desta vez, embora a equipe tenha detectado luz UV com o Hubble, a luz de raios-X era invisível mesmo com um dos conjuntos de dados de raios-X mais profundos. Esses resultados, mostram que a GNz7q é um buraco negro em rápido crescimento ainda obscurecido pelo núcleo empoeirado de sua galáxia hospedeira formadora de estrelas.


Telescópio espacial
Imagem do Telescópio Espacial Hubble que desempenhou um papel crucial no cálculo da idade dos primeiros buracos negros após o Big Bang. Crédito: NASA

"GNz7q é uma descoberta única que foi encontrada bem no centro de um campo de céu famoso e bem estudado - mostra que grandes descobertas muitas vezes podem estar escondidas bem na sua frente", comentou Gabriel Brammer, outro astrônomo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague e membro da equipe por trás desse resultado.

Encontrar o GNz7q escondido à vista de todos só foi possível graças aos conjuntos de dados com vários comprimentos de onda exclusivos e detalhados disponíveis para o GOODS-North. Sem essa riqueza de dados, o GNz7q teria sido facilmente ignorado, pois não possui as características distintivas normalmente usadas para identificar quasares no início do universo.


“A caracterização completa desses objetos e a investigação de sua evolução e física subjacente com muito mais detalhes será possível com o Telescópio Espacial James Webb”, concluiu Fujimoto.