Astrônomos acabam de descobrir o buraco negro mais distante já visto

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.