Uma equipe de astrônomos, do Instituto Carnegie, realizou a primeira medição direta da massa de um buraco negro inativo que se encontra no centro de uma galáxia do início do Universo.
© UCL (galáxia MRG-M0138)
Embora o buraco negro, um gigante com 6 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, já não ilumine os seus arredores, foi possível determinar a sua massa utilizando o telescópio espacial James Webb para detectar o movimento das estrelas próximas do centro da galáxia que estão sendo afetadas pela gravidade do buraco negro.
Em comparação, os buracos negros ativamente em fase de alimentação são fáceis de detectar. Os astrônomos têm-nos encontrado há décadas, procurando quasares, alguns dos objetos mais brilhantes do cosmos, que são alimentados por gás que cai num buraco negro no centro de uma galáxia.
O buraco negro agora explorado situa-se no centro de MRG-M0138, uma galáxia massiva cuja luz chegou ao Webb numa época em que o Universo tinha apenas cerca de 3 bilhões de anos. A galáxia já não está formando estrelas e o seu buraco negro central também está inativo. Antes deste resultado, os astrônomos só tinham conseguido utilizar esta técnica para determinar as massas dos buracos negros no Universo local.
Em 2020, foi atribuído o Prêmio Nobel pela detecção do buraco negro no centro da Via Láctea, através do rastreio das órbitas de estrelas individuais. Os movimentos coletivos das estrelas nos centros das galáxias têm sido utilizados para "pesar" buracos negros a uma distância de cerca de 700 milhões de anos-luz. Mas sem o sofisticado conjunto de instrumentos do Webb e a ajuda de um fenômeno de lente gravitacional, não era possível realizar este tipo de medição para galáxias mais distantes. O buraco negro de MRG-M0138 está localizado por trás de um enorme aglomerado de galáxias, que amplia e distorce a sua aparência. Como resultado, a galáxia distante parece cerca de 30 vezes maior do que seria normalmente.
Até agora, apenas foram descobertos alguns buracos negros dormentes com esta massa, todos no Universo próximo. A descoberta oferece novas pistas sobre como os buracos negros e as galáxias cresceram em conjunto no início do Universo. As galáxias próximas revelam ligações íntimas entre as massas dos seus buracos negros centrais e as propriedades das galáxias que as rodeiam. Mas tem sido difícil verificar se estas relações já existiam há bilhões de anos.
As conclusões dos pesquisadores sugerem que as galáxias mais densas foram locais de rápido crescimento de buracos negros no início da história do cosmos. Embora agora dormente, MRG-M0138 foi provavelmente um poderoso quasar no seu passado. A energia liberada por um buraco negro em rápido crescimento pode "queimar" ou ejetar o gás que alimenta o nascimento estelar, o que pode ter bloqueado a formação de estrelas na galáxia.
A equipe está agora analisando dados do Webb de outras galáxias semelhantes. O satélite Euclid e o telescópio espacial Nancy Grace Roman revelarão muito mais exemplos de lentes gravitacionais do que os atualmente conhecidos. E o GMT (Giant Magellan Telescope), em construção no Observatório Las Campanas, no Chile, terá capacidade para estudar os movimentos das estrelas em galáxias distantes com muito mais detalhe do que o Webb.
Os pesquisadores esperam que a aplicação dos seus métodos a mais galáxias ajude os astrônomos a compreender como os buracos negros mais massivos se formaram, cresceram e moldaram a evolução das galáxias.
Um artigo foi publicado na revista Science.
Fonte: University College London