As observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) de uma antiga galáxia conhecida como “Pequena Mancha Vermelha” poderiam finalmente responder à pergunta: O que veio primeiro, o buraco negro ou sua galáxia? Acontece que a resposta não é a que os cientistas esperavam e, portanto, pode representar uma mudança radical de paradigma na nossa compreensão de como os buracos negros crescem.
pequeno ponto vermelho Descoberto pela primeira vez em 2022 João Oesteapareceu imediatamente diante dos astrônomos com uma aparência completamente nova, talvez um tipo de galáxia nunca antes vista. O seu mistério aprofundou-se quando os cientistas descobriram que estes objetos eram muito comuns no universo infantil, mas pareciam desaparecer cerca de 1,5 mil milhões de anos após o nascimento do universo. Big Bang. Mas o pequeno ponto vermelho está longe de ser o único mistério cósmico que o JWST entregou aos cientistas.
Telescópio espacial de US$ 10 bilhões também descobre riquezas buraco negro supermassivo Um bilhão de anos antes de o universo nascer, sua massa era de milhões a bilhões de vezes a do Sol. Isto é problemático porque se pensa que o processo de engolir e fundir buracos negros num estado supermassivo leva mais de mil milhões de anos.
Este novo estudo da Pequena Mancha Vermelha do Telescópio Espacial James Webb sugere que buracos negros supermassivos podem nascer diretamente, sem a necessidade de estrelas massivas sobreviverem por milhões de anos antes de entrarem em colapso para formar massa estelar. buraco negro. Isto também significa que estes primeiros buracos negros supermassivos não precisavam de consumir grandes quantidades de gás e poeira nas suas galáxias hospedeiras para crescerem. Isso significa que esses buracos negros podem se formar avançar Eventualmente, as galáxias que os abrigam serão reunidas.
“Esta é uma descoberta notável”, disse Roberto Maiolino, membro da equipe, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, em um comunicado. “Esta é uma mudança de paradigma que reexamina completamente o cenário clássico de como os buracos negros se formam e crescem.” A pesquisa da equipe foi publicada na revista quarta-feira (27 de maio) natureza e Avisos mensais da Royal Astronomical Society
Com a ajuda de Einstein, o pontinho vermelho coloca o buraco negro no lugar
Para tirar as suas conclusões, os cientistas concentraram-se num pequeno ponto vermelho chamado Abell2744-QSO1 (QSO1), que existe 700 milhões de anos após o Big Bang. Isto significa que a luz desta antiga galáxia, com apenas 1.300 anos-luz de diâmetro, viajou até à Terra mais de 13 bilhões de anos.
O QSO1 é mais fácil de estudar do que outros pequenos pontos vermelhos devido a um fenômeno chamado QSO1 efeito de lente gravitacional.
primeiro proponente Einstein em 1915as lentes gravitacionais ocorrem quando um objeto massivo está localizado entre um objeto de fundo mais distante e a Terra. Quando a luz passa através deste objeto intermediário ou “lente”, seu caminho é distorcido pela distorção do espaço-tempo causada pela lente. Quanto mais próximo um raio de luz estiver de um objeto, mais curvo será seu caminho. Isso significa que a luz dos objetos de fundo pode atingir nosso telescópio em momentos diferentes, ampliando os objetos de fundo.
No caso do QSO1, o pequeno ponto vermelho está sendo capturado pelo aglomerado de galáxias Abell 2744, também conhecido como aglomerado de estrelas pandora.
Os investigadores inicialmente pensaram que o QSO1 era na verdade apenas um buraco negro supermassivo com uma massa 40 milhões de vezes maior que a do Sol, rodeado por nuvens de hidrogénio e hélio. No entanto, os cientistas não conseguem determinar completamente a massa deste buraco negro.
“Até agora, todas as medições de massa de buracos negros no Universo primitivo foram indiretas, baseadas em suposições sobre o nosso conhecimento do Universo local”, disse o membro da equipa Francesco de Eugenio, também da Universidade de Cambridge. “Não sabemos se essas suposições são realmente verdadeiras no universo distante.”
A equipa concluiu que se o centro do buraco negro do QSO1 fosse tão grande como se pensava originalmente, a sua massa deveria ser observável no movimento do gás que gira à sua volta. Então eles usaram JWST’s espectroscopia no infravermelho próximo (espectrômetro de infravermelho próximo) mapeou o movimento desse gás e descobriu que ele orbitava um ponto central, semelhante à forma como os planetas do sistema solar orbitam o sol, um fenômeno conhecido como Movimento Kepler.
“Isto é importante porque nos diz que a maior parte da massa do QSO1 está concentrada no buraco negro central,” disse Ignas Juodžbalis, co-líder da equipa da Universidade de Cambridge. “Se a massa fosse mais espalhada, como se houvesse muitas estrelas, o gás não teria esta rotação Kepleriana perfeita.”
Isto permitiu à equipa medir diretamente a massa do buraco negro no centro do QSO1 pela primeira vez.
“Este é um resultado incrível”, acrescentou Maiolino. “Esta é a primeira medição direta da massa de um buraco negro nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang e é consistente com medições anteriores.”
Isto mostra que o buraco negro supermassivo tem uma massa de 50 milhões de sóis, representando incríveis 66% da massa total do pequeno ponto vermelho. Esta proporção é milhares de vezes maior do que a proporção entre a massa dos buracos negros supermassivos e as massas das galáxias no universo local.
Esta proporção sugere que o buraco negro não poderia ter nascido do colapso de uma estrela e da alimentação gradual de uma galáxia circundante, sugerindo que era “grande” à nascença e que agora acabará por se transformar numa galáxia em formação à sua volta.
Ainda existem muitos mistérios em torno do buraco negro QSO1 que precisam ser resolvidos, especialmente como ele se formou. A equipe de pesquisa acredita que o buraco negro pode ter se originado de “Sementes pesadas“Nasceu do colapso de nuvens de gás e poeira. Alternativamente, poderia ter nascido diretamente de um processo desconhecido nos primeiros momentos do Big Bang
A equipe está relativamente certa de que o QSO1 não é incomum entre os pequenos pontos vermelhos do universo primitivo. Eles estão agora avaliando outros pequenos pontos vermelhos para determinar se eles também hospedam buracos negros supermassivos e galáxias que se formam ao seu redor.
