Usando dados do James Webb Space Telescope (JWST) e do Observatório de raios X Chandra da NASA, astrônomos do National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) descobriram um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia, apenas 1,5 bilhões de anos após o Big Bang, que está consumindo matéria a um ritmo fenomenal, mais de 40 vezes o limite teórico.
© NOIRLab (buraco negro emitindo poderosos fluxos de gás)
Embora de curta duração, o "festim" deste buraco negro pode ajudar a explicar como é que os buracos negros supermassivos cresceram tão rapidamente no Universo primitivo.
Os buracos negros supermassivos encontram-se no centro da maioria das galáxias e os telescópios modernos continuam a observá-los em momentos surpreendentemente precoces da evolução do Universo. É difícil compreender como é que estes buracos negros foram capazes de crescer tão depressa. Mas com a descoberta de um buraco negro supermassivo de baixa massa que se alimenta de matéria a uma velocidade extrema, os astrônomos têm agora novos e valiosos conhecimentos sobre os mecanismos dos buracos negros de crescimento rápido no Universo primitivo.
O buraco negro LID-568 foi descoberto numa população de galáxias muito brilhante na parte de raios X do espectro, mas é invisível no óptico e no infravermelho próximo. A sensibilidade única do JWST ao infravermelho permite-lhe detectar estas fracas emissões homólogas. LID-568 destacou-se na amostra devido à sua intensa emissão de raios X, mas a sua posição exata não podia ser determinada apenas a partir das observações de raios X, o que suscitava preocupações quanto à correta posição do alvo no campo de visão do Webb. Assim, em vez de usar a espectroscopia tradicional, foi empregado o espectrógrafo de campo integral do instrumento NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph). Este instrumento pode obter um espectro para cada pixel no seu campo de visão, em vez de estar limitado a um campo estreito.
O NIRSpec do JWST permitiu obter uma visão completa do seu alvo e da região circundante, levando à descoberta inesperada de poderosos fluxos de gás em torno do buraco negro central. A velocidade e a dimensão destes fluxos levaram a equipe a inferir que uma fração substancial do crescimento massivo de LID-568 pode ter ocorrido num único episódio de acreção rápida. Ele parece estar se alimentando de matéria a um ritmo 40 vezes superior ao seu limite de Eddington. Este limite está relacionado com a luminosidade máxima que um buraco negro pode atingir, bem como com a rapidez com que pode absorver matéria, de modo a que a sua força gravitacional interna e a pressão externa gerada pelo calor da matéria comprimida e em queda permaneçam em equilíbrio.
Estes resultados fornecem novos conhecimentos sobre a formação de buracos negros supermassivos a partir de "sementes" de buracos negros menores, que as teorias atuais sugerem que resultam ou da morte das primeiras estrelas do Universo (sementes leves) ou do colapso direto de nuvens de gás (sementes pesadas). Até agora, estas teorias careciam de confirmação observacional.
A descoberta de LID-568 mostra também que é possível que um buraco negro ultrapasse o seu limite de Eddington e fornece a primeira oportunidade para os astrônomos estudarem como isto acontece. É possível que os poderosos fluxos observados no buraco negro LID-568 possam estar atuando como uma válvula de escape para o excesso de energia gerado pela acreção extrema, evitando que o sistema se torne demasiado instável.
Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
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