Os astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para “pesar” um gigante adormecido – um buraco negro supermassivo adormecido a impressionantes 10 bilhões de anos-luz de distância. Isto torna este buraco negro o buraco negro supermassivo mais massivo que os cientistas já mediram.
Super qualidade buraco negro Localizado no centro da galáxia MRG-M0138, vimos como era quando o Universo tinha cerca de 4 mil milhões de anos – e agora sabemos, graças a Telescópio Espacial James Webb (JWST), que pesa incríveis 6 bilhão tempos de missa sol.
Os buracos negros supermassivos podem ser muito visíveis quando se alimentam ativamente e, portanto, rodeados por material abundante numa região chamada núcleo galáctico ativo (AGN). Devido à enorme atração gravitacional do buraco negro, os núcleos galácticos ativos emitem luz muito brilhante. No entanto, porque o buraco negro está rodeado por uma fronteira que envolve a luz, chamada de “fronteira de captura de luz”. horizonte de eventosum buraco negro adormecido cuja despensa não está tão bem abastecida, é ainda mais evasivo. Eles são quase invisíveis. Ainda assim, mesmo estes buracos negros têm uma influência gravitacional que vai além de apenas discos giratórios de gás e poeira – uma influência que também afecta o movimento do buraco negro. Estrela Orbitando um buraco negro. E essas estrelas são realmente visíveis.
Para detectar e medir a massa deste buraco negro supermassivo, a equipe por trás deste estudo utilizou o JWST para rastrear o movimento da estrela central MRG-M0138. Esta técnica de rastreamento de estrelas foi usada no passado para medir a massa de buracos negros adormecidos, aproximando-os Terra — Por exemplo, o buraco negro supermassivo com 4,3 milhões de massa solar no centro da nossa galáxia, Sagitário A* (A*Sargento). No entanto, Sagitário A* e a sua companheira estão a apenas 26.000 anos-luz de distância, e o buraco negro mais distante medido por esta técnica, conhecido como dinâmica estelar, está a apenas 700 milhões de anos-luz de distância. O novo estudo, a uma distância cerca de 15 vezes maior do que a anterior distância recorde, é a primeira vez que foi utilizado com sucesso para medir as qualidades de um gigante adormecido tão distante.
“Determinar como as estrelas se movem coletivamente dentro do núcleo desta galáxia distante permite-nos medir a massa do seu buraco negro supermassivo, de outra forma indetectável,” disse o líder da equipa Richard Ellis, cientista da University College London. disse em um comunicado. “Ao demonstrar a viabilidade desta técnica para galáxias no universo primitivo, podemos agora fornecer um censo mais completo de como os buracos negros se desenvolveram ao longo do tempo e inferir o seu papel na formação da evolução das galáxias.”
No entanto, determinar o movimento da estrela central do MRG-M0138 não é uma tarefa fácil. Requer um fenômeno cósmico natural chamado lente gravitacional, que ocorre a partir de Albert Einsteinsua obra-prima, A Teoria da Gravidade, é conhecida como relatividade geral.
O que são lentes gravitacionais?
A relatividade geral prevê que objetos com massa produzem curvatura real nas estruturas tempo e espaçoa unidade quadridimensional das três dimensões do espaço e da dimensão única do tempo. A gravidade surge desta curvatura, porque quanto maior a massa, maior a curvatura, e quanto maior a massa de um objeto, mais forte é a sua atração gravitacional.
Quanto mais a luz se aproxima da lente gravitacional, mais o seu caminho muda, o que significa que a luz do mesmo objeto chega ao nosso telescópio em momentos diferentes. Isto pode ampliar objetos e, em casos extremos, fazer com que o mesmo objeto apareça várias vezes em locais diferentes na mesma imagem.
O efeito de lente gravitacional da galáxia entre MRG-M0138 e a Terra reorientou a luz da galáxia distante, ampliando-a por um factor de 30, permitindo a Ellis e colegas reconstruir intrincadamente os detalhes do interior de MRG-M0138.
“Ao combinar os dados do JWST com lentes gravitacionais, podemos perscrutar a esfera de influência de um buraco negro, onde a sua gravidade aumenta a velocidade da estrela,” disse Andrew Newman do Carnegie Science Center em Pasadena, Califórnia. “Esta é uma das melhores técnicas que temos para medir a massa de um buraco negro, por isso estamos entusiasmados em estendê-la a épocas anteriores da história do Universo.”
Além de investigar o buraco negro adormecido, a equipe também determinou que o próprio MRG-M0138 está adormecido, o que significa que não está mais formando novas estrelas. Isto é provavelmente o resultado de um buraco negro supermassivo que entrou numa onda de alimentação voraz no início da sua história, quando emergiu como um quasar quente no centro de um núcleo galáctico activo. A energia liberada durante esta fase afastará o gás e a poeira do buraco negro (fim da fase de alimentação) e do próprio MRG-M0138. Isto esgotaria as matérias-primas de formação de estrelas na galáxia, reduzindo assim a sua taxa de nascimento de estrelas.
Isto significa que através destas observações, e de mais dados dos buracos negros supermassivos adormecidos do JWST, os cientistas podem compreender melhor a relação entre o crescimento das galáxias e o crescimento dos buracos negros supermassivos, e o papel que estes titãs cósmicos desempenham no corte da formação estelar nas suas galáxias hospedeiras.
As descobertas da equipe foram publicadas na quinta-feira (4 de junho) em ciência.
