É o mais antigo buraco negro conhecido, e tem 800 milhões de vezes a massa do Sol

Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

Impressão de artista do buraco negro supermassivo mais distante já descoberto, parte de um quasar visto apenas 690 milhões de anos após o Big Bang.

Astrónomos norte-americanos descobriram o mais antigo e o mais distante buraco negro de que há registo: um quasar com 800 milhões de vezes a massa do Sol. 

Uma equipa de astrónomos, liderada por Eduardo Bañados, investigador no Instituto de Ciência Carnegie, nos Estados Unidos, estudava quasares à procura de uma explicação sobre os primeiros momentos do universo, quando encontrou uma destas formações: o quasar ULAS J1342+0928.

A surpreendente descoberta foi apresentada num artigo publicado esta quarta-feira na revista Nature.

Os quasares, massas extremamente luminosas no centro das galáxias, são constituídos por um buraco negro supermassivo rodeado de poeira cósmica em órbita, e são os maiores emissores de energia do Universo. Um único quasar pode emitir até 1000 vezes mais luz que uma galáxia inteira com cem mil milhões de estrelas.

Sabe-se agora que este quasar nasceu por altura da formação das primeiras galáxias, quando o Universo tinha 690 milhões de anos que, na realidade, é apenas cerca de 5% da sua idade atual, cerca de 13.100 milhões de anos. A idade do ULAS J1342+0928 torna-o, então, o quasar mais distante alguma vez observado.

Mas as descobertas não ficam por aqui: associado a ele, o ULAS J1342+0928 tem um buraco negro supermassivo com 800 milhões de vezes a massa do Sol.

Num comunicado de imprensa, Eduardo Bañados refere que este é “um desafio enorme conseguir reunir toda esta massa em menos de 690 milhões de anos”. Esta descoberta desafia as teorias sobre o crescimento de buracos negros supermassivos.

Por outro lado, é também muito raro encontrar quasares tão antigos como este – que, devido à expansão do Universo, está cada vez mais longe de nós.

Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

O buraco negro está rodeado por hidrogénio neutro, indicando que é de um período chamado Época da Reionização, quando apareceram as primeiras fontes de luz.

Antes desta surpreendente descoberta, os astrónomos sabiam que os buracos negros supermassivos são formados a partir de nuvens de gases e poeiras, ou por restos de estrelas moribundas cuja matéria cedeu ao colapso, devido à pressão, formando assim objetos extremamente densos.

Além disso, os cientistas sabiam também que no início do Universo poderia ter havido condições para a criação de buracos negros supermassivos. Estimava-se que esses buracos teriam 100 mil vezes a massa solar, um valor muito maior que o dos buracos negros que se formam atualmente.

Mas o buraco negro associado ao quatar ULAS J1342+0928, com a sua massa de 800 milhões de vezes a do Sol, é muito maior do que os astrónomos julgavam ser possível até agora.

Após o Big Bang, o universo era “uma sopa de partículas energéticas em expansão”, que se expandiam e arrefeciam rapidamente. Cerca de 400 mil anos depois, as partículas que foram arrefecendo agregaram-se numa nuvem neutra de gás de hidrogénio.

Este Universo era escuro, até ter havido a condensação de partículas que originou as primeiras estrelas e galáxias. A nuvem, à medida que se formavam estrelas e galáxias, foi sendo excitada e ionizada, isto é, o hidrogénio foi perdendo eletrões. Esta ionização do Universo criou energia luminosa, capaz de viajar, e o Universo ganhou luz.

Os investigadores perceberam, ao analisar o novo quasar, que a sua nuvem de gás era neutra – indicando assim que o ULAS J1342+0928 remonta à época da reionização.

“Foi a última grande transição do universo e uma das fronteiras atuais da astrofísica”, explica Eduardo Bañados.

Durante as investigações, a equipa de astrónomos analisou um décimo do céu visível da Terra, tendo encontrado apenas o ULAS J1342+0928. As estimativas é de que existam apenas entre 20 e 100 quasares do mesmo período, em todo o espaço.

Os cientistas pretendem agora aprofundar os estudos sobre este quasar distante, e procurar outros quasares seus irmãos, para desvendar o que aconteceu nessa época – e ficarmos a saber, por exemplo, como o hidrogénio dos primórdios do Universo foi ionizado.

A descoberta e a análise do quasar foram feitas usando um dos telescópios de Magellan no Observatório Las Campanas (Chile), o Grande Telescópio Binocular (Arizona) e o telescópio Gemini North (Havai).

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