Astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb descobriram um buraco negro supermassivo voraz que existiu durante o “meio-dia cósmico”, cerca de 4 bilhões de anos após o Big Bang. A descoberta poderá lançar mais luz sobre o mistério de como os buracos negros supermassivos crescem até milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes o tamanho do nosso Sol.
Este buraco negro faz parte de uma série de objetos Telescópio Espacial James Webb (JWST) Uma espécie chamada “pequeno ponto vermelhoO “misterioso ponto de luz” foi descoberto apenas recentemente, graças ao olho infravermelho extremamente poderoso do telescópio espacial de US$ 10 bilhões. No entanto, este buraco negro tem uma massa equivalente a 100 milhões de vezes a do Sol, o que na verdade não é nada “pequeno”. A equipe de descoberta chama isso de “BiRD”, que significa Grande Mancha Vermelha.
BiRD foi avistado no céu em torno de uma área anteriormente conhecida quasar Chamado J1030+0524 (J1030), é um alimentador buraco negro supermassivo Está a aproximadamente 12,5 bilhões de anos-luz de distância da Terra. Esta área do céu tem sido intensamente estudada por astrónomos – incluindo esta equipa do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF). No entanto, ao analisar cuidadosamente as imagens e espectros obtidos pelo instrumento Near Infrared Camera (NIRCam) do JWST, a equipe descobriu uma fonte de luz incomum. Os raios X e dados anteriores nunca revelaram pontos brilhantes infravermelhos.
“A partir de imagens de calibração, foi desenvolvido um catálogo de fontes presentes no campo. Foi lá que notamos o BiRD: um objeto semelhante a um ponto brilhante, mas não era uma estrela e não aparecia nos catálogos existentes de raios X e rádio”, disse a líder da equipe e pesquisadora do INAF, Federica Loiacono, em um comunicado traduzido do italiano. “Analisei seu espectro, que nos diz a composição química e algumas propriedades físicas do objeto.”
Isto é possível porque os elementos absorvem e emitem luz em frequências características específicas. Isso significa que o elemento deixa uma “impressão digital” no comprimento de onda, ou espectro, da luz.
“Encontramos um sinal claro de hidrogênio e em particular uma linha espectral chamada Paschen gama, uma assinatura luminescente que revela a presença de hidrogênio ionizado, bem como de hélio, também visível na absorção”, disse Loiacono. “Estes detalhes permitiram-nos estimar a distância ao BiRD, descobrindo que está relativamente próximo em comparação com a maioria dos pequenos pontos vermelhos conhecidos até à data. Além disso, através da análise espectral da fonte, fomos capazes de estimar a massa do buraco negro central: aproximadamente 100 milhões de vezes a do Sol.”
Pequenos pontos vermelhos são objetos muito compactos com características espectrais estranhas. Existem muitas teorias possíveis em torno destes objetos, incluindo uma sugestão recente de que podem ser um novo tipo de objeto chamado “estrela de buraco negro”. Uma teoria popular é que o pequeno ponto vermelho está alimentando e desenvolvendo um buraco negro supermassivo. O problema com este conceito é que a região em torno de um buraco negro ganancioso deveria emitir fortemente na região de raios X do espectro eletromagnético, mas este não parece ser o caso do Little Red Dot, ou BiRD.
Uma possível explicação para isto é que o pequeno ponto vermelho é uma “semente” de um buraco negro gigante a partir do qual o buraco negro supermassivo cresceu e, portanto, permanece envolto numa espessa camada de gás e poeira que absorve a radiação de raios X de alta energia, ao mesmo tempo que permite a passagem de luz infravermelha de baixa energia.
Mas mesmo entre os pequenos pontos vermelhos conhecidos, o BiRD é um exemplo estranho.
“Antes do BiRD, à mesma distância cósmica, existiam apenas dois pequenos pontos vermelhos com as mesmas características espectrais, incluindo linhas de hélio e raios gama de Paschen”, explica Loiacono. “Comparando as propriedades espectrais do BiRD com os outros dois, encontramos fortes semelhanças: largura de linha, absorção, massa do buraco negro e densidade do gás são muito semelhantes. Isto levou-nos a concluir que o BiRD pertence à mesma família do Pequeno Ponto Vermelho.”
Além da descoberta do BiRD, esta pesquisa também pode mudar a visão dos cientistas sobre o Pequeno Ponto Vermelho e, portanto, sobre o crescimento e evolução dos buracos negros supermassivos. Anteriormente, pensava-se que estes objetos teriam começado a desaparecer quando o meio-dia cósmico chegou, há cerca de 11 mil milhões de anos. No entanto, a equipa realizou um cálculo que estimou a abundância dos pequenos pontos vermelhos durante o meio-dia cósmico e descobriu que ainda eram abundantes durante esta época cósmica.
“O desafio agora é expandir o estudo para fontes mais próximas e de longa distância, para que possamos estudá-las com mais detalhes do que fontes distantes de longa distância, e assim pintar um quadro mais completo”, concluiu Loiacono. “O JWST abre novas fronteiras na astrofísica extragaláctica, revelando objetos que até suspeitávamos que não existiam, e a nossa aventura apenas começou.”
As descobertas da equipe foram publicadas na revista quinta-feira (30 de outubro) Astronomia e Astrofísica.
