Astrônomos do Japão, de Taiwan e dos EUA (Universidade de Princeton) descobriram 83 quasares alimentados por buracos negros supermassivos, numa época em que o Universo tinha menos de 10% da sua idade atual.
© Yoshiki Matsuoka (ilustração de um quasar)
Este achado aumenta consideravelmente o número de buracos negros conhecidos naquela época e revela, pela primeira vez, quão comuns são no início da história do Universo. Além disso, fornece novas informações sobre o efeito dos buracos negros no estado físico do gás no Universo primordial, durante os seus primeiros bilhões de anos.
Os buracos negros supermassivos, encontrados nos centros das galáxias, podem ser milhões ou até bilhões de vezes mais massivos que o Sol. Embora sejam prevalentes ainda hoje, não se sabe quando se formaram pela primeira vez, e quantos existiam no Universo primitivo e distante. Um buraco negro supermassivo torna-se visível quando acumula gás ao seu redor, fazendo com que brilhe como um quasar. Os estudos anteriores foram apenas sensíveis aos raríssimos quasares mais luminosos e, portanto, aos buracos negros mais massivos. As novas descobertas sondam a população de quasares mais fracos, alimentados por buracos negros com massas comparáveis à maioria dos buracos negros vistos no Universo atual.
A equipe usou dados obtidos com um instrumento HSC (Hyper Suprime-Cam), acoplado no telescópio Subaru do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), localizado no cume do Mauna Kea, Havaí. O HSC tem um campo de visão fantástico, com 1,77 graus, ou sete vezes a área da Lua Cheia, montado num dos maiores telescópios do mundo. A equipe do HSC está examinando o céu ao longo de 300 noites de tempo de telescópio, espalhadas durante cinco anos.
Foram selecionados candidatos a distantes quasares dos dados sensíveis da pesquisa do HSC. Foi realizado então uma intensa campanha observacional para obter espectros destes candidatos, usando três telescópios: o telescópio Subaru, o GTC (Gran Telescopio Canarias) em La Palma, Canárias, Espanha; e o telescópio Gemini Sul no Chile. O levantamento revelou 83 quasares muito distantes e anteriormente desconhecidos. Juntamento com 17 quasares já conhecidos na região de estudo, os cientistas descobriram que existe aproximadamente um buraco negro supermassivo por giga-ano-luz cúbico, ou seja, se fragmentássemos o Universo em cubos imaginários com bilhões de anos de lado, cada um teria um buraco negro supermassivo.
A amostra de quasares neste estudo está a cerca de 13 bilhões de anos-luz da Terra; isto é, estamos vendo os astros como eram há 13 bilhões de anos. Dado que o Big Bang ocorreu há 13,8 bilhões de anos, estamos efetivamente olhando para trás no tempo, vendo estes quasares e buracos negros supermassivos como apareciam apenas mais ou menos 800 milhões de anos após a formação do Universo (conhecido).
É amplamente aceito que o hidrogênio no Universo já foi neutro, mas que foi "reionizado", dividido nos seus componentes, prótons e elétrons, na época em que a primeira geração de estrelas, galáxias e buracos negros supermassivos nasceram, nas primeiras centenas de milhões de anos depois do Big Bang. Este é um marco da história cósmica, mas ainda não se sabe o que forneceu a incrível quantidade de energia necessária para provocar a reionização. Uma hipótese convincente sugere que havia muitos mais quasares no Universo primitivo do que o detectado anteriormente, e que foi a sua radiação integrada que reionizou o Universo.
Porém, o número de quasares vistos é significativamente menor do que o necessário para explicar a reionização. A reionização foi provocada por outra fonte de energia, provavelmente várias galáxias que começaram a formar-se no Universo jovem.
Com base nos resultados obtidos até agora, a equipe está ansiosa por encontrar buracos negros ainda mais distantes e por descobrir quando surgiu no Universo o primeiro buraco negro supermassivo.
A pesquisa foi divulgada numa série de cinco artigos publicados nas revistas The Astrophysical Journal e Publications of the Astronomical Observatory of Japan.
Fonte: Princeton University
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