Uma equipe internacional liderada por astrônomos da Universidade de Pequim (China) e da Universidade do Arizona (EUA) descobriou o quasar mais brilhante no início do Universo, alimentado pelo buraco negro mais maciço já conhecido daquela época.
© Zhaoyu Li/NASA/JPL-Caltech (quasar com um buraco negro supermaciço no Universo distante)
A descoberta deste quasar, chamado SDSS J0100+2802, marca um passo importante na compreensão de como os quasares, os objetos mais poderosos do Universo, evoluíram desde uma época tão jovem, apenas 900 milhões de anos após o Big Bang, que ocorreu há 13,8 bilhões de anos. O quasar, com o seu buraco negro central de massa equivalente a 12 bilhões de sóis e luminosidade de 420 trilhões de sóis, está a uma distância de 12,8 bilhões de anos-luz da Terra.
De acordo com Xiaohui Fan, professor de astronomia do Observatório Steward da Universidade do Arizona, a descoberta deste quasar ultraluminoso também apresenta um grande quebra-cabeças para a teoria do crescimento dos buracos negros no Universo primordial.
"Como pode um quasar tão luminoso, e um buraco negro tão maciço, formarem-se tão cedo na história do Universo, numa época logo após a formação das primeiras estrelas e galáxias?", pergunta Fan. "E qual a relação entre este buraco negro monstruoso e o seu ambiente circundante, incluindo a galáxia hospedeira?
"Este quasar ultraluminoso, com o seu buraco negro supermassivo, fornece um laboratório único para o estudo da reunião de massa e formação galáctica ao redor dos maiores buracos negros no início do Universo."
O quasar remonta a um momento perto do fim de um evento cósmico importante denominado "época da reionização": a alvorada cósmica, quando se pensa que a luz das primeiras gerações de galáxias e quasares deu como terminada a "idade das trevas" cósmica e transformou o Universo no que vemos hoje.
Descobertos pela primeira vez em 1963, os quasares são os objetos mais poderosos situados além da nossa Via Láctea, irradiando vastas quantidades de energia pelo espaço enquanto o buraco negro supermassivo no seu centro suga matéria dos arredores. Graças à nova geração de estudos digitais do céu foi possível descobrir mais de 200.000 quasares, com idades que variam entre 0,7 bilhões de anos após o Big Bang até hoje.
O quasar recém-descoberto é sete vezes mais brilhante que o quasar mais distante conhecido, que está a 13 mil milhões de anos-luz. Entre todos os quasares conhecidos com um grande desvio para o vermelho é o mais luminoso e com o buraco negro mais maciço.
"Em comparação, a nossa própria Via Láctea tem um buraco negro no seu centro com uma massa equivalente a apenas 4 milhões de sóis; o buraco negro que alimenta este novo quasar é 3.000 vezes mais pesado," acrescenta Fan.
Feige Want, estudante de doutoramento na Universidade de Pequim, supervisionado por Fan e Xue-Bing Wu da Universidade chinesa, o autor principal do estudo, foi quem avistou este quasar para um estudo mais aprofundado.
"Este quasar foi descoberto pelo nosso telescópio Lijiang de 2,4 metros em Yunnan, China, o que o torna no único quasar já descoberto por um telescópio de 2 metros e a esta distância. Estamos muito orgulhosos dele," afirma Wang. "A natureza ultraluminosa deste quasar permitirá fazermos medições sem precedentes da temperatura, estado de ionização e conteúdo metálico do meio intergaláctico durante a época da reionização."
Após a descoberta inicial, dois telescópios no sul do Arizona fizeram o trabalho pesado na determinação da distância e massa do buraco negro: o LBT (Large Binocular Telescope) de 8,4 metros, situado no Monte Graham e o MMT (Multiple Mirror Telescope) de 6,5 metros, situado no Monte Hopkins. Foram feitas mais observações com o Telescópio Magalhães de 6,5 metros no Observatório Las Campanas, Chile, e o GNT (Gemini North Telescope) de 8,2 metros em Mauna Kea, Havaí, confirmando os resultados.
© Zhaoyu Li/Observatório Yunnan (gráfico da luminosidade em função da massa do buraco negro)
"Este quasar é muito raro," comenta Xue-Bing Wu, professor do Departamento de Astronomia, na Escola de Física da Universidade de Pequim e diretor associado do Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica. "Assim como o farol mais brilhante do Universo distante, a sua luz vai ajudar-nos a aprender mais sobre o início do Universo."
Wu lidera uma equipe que desenvolveu um método para selecionar eficazmente quasares no Universo distante com base em dados fotométricos óticos e no infravermelho próximo, em particular usando dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e do satélite WISE (Wide-Field Infrared Explorer) da NASA.
"Esta é uma grande conquista para o LBT," afirma Fan, que preside o Comitê Consultivo Científico do LBT e que também descobriu o recordista anterior de buraco negro mais maciço no início do Universo, com cerca de 1/4 da massa deste objeto recém-descoberto. "Os especialmente sensíveis espectrógrafos óticos e infravermelhos do LBT forneceram a avaliação inicial tanto da distância do quasar como da massa do buraco negro no centro."
Para Christian Veillet, diretor do LBTO (Large Binocular Telescope Observatory), esta descoberta demonstra tanto o poder das colaborações internacionais como o benefício de usar uma variedade de instalações espalhadas por todo o mundo.
Para desvendar ainda mais a natureza deste quasar notável e para lançar luz sobre os processos físicos que levaram à formação dos primeiros buracos negros supermaciços, a equipe científica vai realizar novas investigações sobre este quasar com mais telescópios, incluindo o telescópio espacial Hubble e o telescópio de raios X Chandra.
A descoberta foi publicada em um artigo na revista Nature.
Fonte: Universidade do Arizona
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