13 bilhões de anos-luz de distância e absolutamente enorme.
Por Michelle Starr, via Science Alert.
Um buraco negro absolutamente gigantesco com 800 milhões de vezes a massa do Sol foi descoberto 13 bilhões de anos-luz de distância, e sua descoberta abalou nossa maneira de pensar sobre o início do Universo.
É o buraco negro mais distante já detectado, da época em que o Universo tinha apenas 5 por cento de sua idade atual – cerca de 690 milhões de anos após o Big Bang.
“Reunir toda essa massa em menos de 690 milhões anos é um enorme desafio para as teorias de crescimento do buraco negro supermassivo”, disse Eduardo banhados, da Universidade de Carnegie Mellon, que liderou o estudo.
Anteriormente, o buraco negro conhecido mais antigo era da época quando o Universo tinha cerca de 800 milhões de anos.
O buraco negro em questão, J1342 + 0928, situa-se no centro de um disco de gás super-brilhante no centro de uma galáxia, formando um objeto conhecido como um Quasar.
Ele foi descoberto com dados de três pesquisas de grande área: dados de banda z do DECam Legacy Survey do Observatório inter-americano de Cerro Tololo no Chile; dados infravermelhos do explorador de pesquisa infravermelha de campo largo da NASA e o levantamento infravermelho profundo UKIRT.
Quasares são os objetos mais brilhantes do Universo, e alguns emitem luz milhares de vezes maior do que a de uma grande galáxia.
Os buracos negros não emitem luz, é claro. A luz é causada pelo disco de acreção de poeira de gás que gira em torno do buraco negro a uma velocidade tremenda, gerando um imenso atrito, uma vez que é puxado pela força gravitacional maciça do buraco negro no centro.
Apesar de seu grande brilho, todos os quasares encontrados até agora estão tão distantes que eles não podem ser vistos a olho nu – eles só podem ser observados com telescópios.
Eles são ferramentas muito valiosas para estudar o início do Universo, além disso, a luz pode ser analisada para revelar informações sobre o hidrogênio que percorreu em sua jornada para a Terra.
E J1342 + 0928 é tão antigo que pode nos dizer sobre um ponto crucial na nossa história do Universo – A Época da Reionização.
Logo após o Big Bang, o Universo era uma espécie de uma “sopa primordial” quente e escura em uma escala cósmica, expandindo rapidamente.
A medida que se expandiu, o Universo primordial arrefeceu-se, fazendo com que prótons e nêutrons começassem a se combinar em átomos de hidrogênio ionizados; e, cerca de 240.000-300.000 anos após o Big Bang, estes átomos de hidrogênio atraíram elétrons, aglomerando-se em hidrogênio neutro.
Neste ponto, a luz pôde viajar livremente através do Universo, uma vez que já não estava espalhando elétrons livres.
Não demorou para que a gravidade começasse a reunir as primeiras estrelas e galáxias neste vazio obscuro, cheio de hidrogênio, até que a luz das primeiras estrelas surgiu… algum tempo após isto, de acordo com as teorias atuais, o hidrogênio neutro foi excitado pela luz ultravioleta dessas estrelas recém-nascidas, galáxias e quasares ou uma combinação de todos os três.
Este efeito reionizado mais de hidrogênio do Universo, dividindo-o em prótons e elétrons. Por cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, o processo de reionização estava completo.
Representação esquemática do olhar para trás na história (Robin Dienel / Carnegie Institute of Science)
Saber exatamente quando a Época de reionização começou, bem como os mecanismos detalhados da mesma, é demasiado difícil. “A reionização foi a última grande transição do Universo, e é uma das fronteiras atuais da astrofísica”, disse Bañados.
É aqui onde J1342 + 0928 entra. A análise de sua luz mostra que uma proporção significativa do espaço em torno dele ainda é hidrogênio neutro, 690.000 anos após o Big Bang.
Isto significa que a reionização pode ter ocorrido relativamente tarde na vida útil do Universo.
Na ilustração acima, podemos ver uma representação esquemática do que podemos aprender com esse novo quasar descoberto: a observação usando um dos telescópios Magellan (canto inferior esquerdo) permite reconstruir informações sobre a época da reionização (“bolhas” na metade superior direita) que se seguiu ao Big bang (canto superior direito).
Mas J1342 + 0928 representa um quebra-cabeça, também. É comparável em massa para os buracos negros supermassivos de hoje, o que significa que ele deve ter se originado de uma galáxia relativamente bem abastecida de “suprimentos” para o buraco negro – se formando em um período muito curto de tempo, de acordo com os nossos atuais modelos de evolução galáctica.
A descoberta foi parte de uma pesquisa de longo prazo para encontrar quasares do início do Universo, e a equipe estima que existem entre 20 e 100 objetos tão brilhantes e tão distantes quanto J1342 + 9:28 e podem ser encontrado em todo o céu.
Quando encontrarem mais destes objetos, os astrônomos serão capazes de juntar dados estatísticos sobre o universo primitivo e a época da reionização e, esperançosamente, elaborarem um modelo para a evolução galáctica que possa explicá-los.
“Com vários telescópios de última geração ainda mais sensíveis que estão sendo construídos, podemos esperar muitas descobertas emocionantes no Universo muito primitivo nos próximos anos”, disse Daniel Stern, da NASA.
A pesquisa foi publicada na revista Nature.