Um buraco negro colossal ‘se ativa’, tornando-se um dos corpos celestes mais luminosos já observados
Cientistas explorando o vasto cosmos fizeram uma descoberta surpreendente que abalou a comunidade astronômica. Utilizando as notáveis capacidades do Telescópio Espacial James Webb (JWST), eles detectaram um fenômeno verdadeiramente extraordinário: a ativação de um gigantesco buraco negro no início do universo. O que torna essa descoberta ainda mais extraordinária é a velocidade com que esse monstro cósmico passou de escuro para incrivelmente brilhante, em uma espécie de piscar de olhos cósmico.
Batizado de J221951, esse colossal buraco negro é estimado estar a impressionantes 10 bilhões de anos-luz da Terra. Isso significa que o evento luminoso observado ocorreu quando o universo tinha apenas um quarto da sua idade atual. A intensidade absoluta do repentino brilho do buraco negro inicialmente levou os astrônomos a confundirem-no com uma explosão estelar localizada a menos de 1 bilhão de anos-luz de distância. Na verdade, seu brilho a partir de uma distância tão imensa o torna um dos transientes mais brilhantes já detectados.
O estudo, aceito para publicação na prestigiosa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e disponível como preprint no arXiv, destaca a surpresa dos autores diante desse evento celestial extraordinário. Matt Nicholl, astrônomo da Queen’s University Belfast e coautor do estudo, expressa a ampliação do entendimento do comportamento dos buracos negros supermassivos nos últimos anos. Ele descreve J221951 como um exemplo extremo que pegou os astrônomos de surpresa.
J221951: Acompanhe passo a passo a sua descoberta
A primeira surpresa surgiu quando os pesquisadores rastrearam o caminho de uma onda gravitacional, uma rápida ondulação no tecido do espaço-tempo gerada pelas colisões cósmicas mais massivas. A equipe postulou que essa onda resultou da colisão de duas estrelas densas e mortas conhecidas como estrelas de nêutrons, que são conhecidas por produzir explosões brilhantes chamadas de kilonovas. Embora a onda gravitacional tenha levado a um objeto luminoso, seu comportamento diferiu significativamente do de uma kilonova típica. Em vez de desvanecer gradualmente do azul para o vermelho ao longo de vários dias, esse objeto celeste permaneceu intensamente azul por um período prolongado, desafiando as expectativas.
Observações adicionais com vários telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA e o Observatório Neil Gehrels Swift, revelaram o intrigante alinhamento do objeto misterioso com o núcleo de uma galáxia distante e fraca. Esse alinhamento sugeriu a possibilidade de que o objeto pudesse ser um buraco negro supermassivo, semelhante ao que está no centro da nossa própria Via Láctea. Após um impressionante período de 10 meses de brilho intenso, o objeto começou a desvanecer, fornecendo evidências convincentes de que ele não era uma galáxia em si, mas um objeto transitório passando por um surto intenso de alta energia.
Os pesquisadores propõem duas explicações possíveis para o repentino aumento de brilho exibido por J221951. A primeira hipótese envolve o buraco negro capturando uma estrela em órbita, sujeitando-a a um processo cataclísmico chamado de “espaguetificação”, no qual as imensas forças gravitacionais esticam e despedaçam a estrela. A segunda possibilidade, mais enigmática, é que o buraco negro tenha passado de um estado dormente para uma fase ativa de alimentação, devorando o disco de gás em rápido movimento que o cerca.
Como precisar o surgimento do buraco negro?
Determinar a causa precisa do “ligar” do buraco negro exigirá estudos adicionais sobre sua produção de energia. Se o buraco negro voltar a brilhar repentinamente, isso indicará que ele entrou novamente no modo de alimentação. Por outro lado, se ele desaparecer permanentemente, isso sugerirá o fim dramático de uma estrela infeliz, engolida pelo buraco negro de uma maneira verdadeiramente espetacular. Tal destino seria um final glorioso para qualquer objeto celeste.
Em uma descoberta separada, mas igualmente monumental, o JWST recentemente identificou o buraco negro supermassivo ativo mais distante conhecido até agora. Localizado na galáxia CEERS 1019, esse buraco negro ancestral se formou impressionantes 570 milhões de anos após o Big Bang. O que o diferencia não é apenas sua idade e distância, mas também sua massa relativamente modesta de 9 milhões de massas solares. A maioria dos buracos negros supermassivos daquela época ultrapassa 1 bilhão de massas solares, tornando-os mais brilhantes e mais fáceis de detectar. A existência desse buraco negro menor desafia as teorias existentes sobre o início do universo, já que sua formação tão cedo após o nascimento do universo continua sendo um enigma.
O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, responsável pela administração das operações científicas do JWST, reconheceu a dificuldade em explicar a formação precoce de um buraco negro como o CEERS 1019. Há muito tempo, os astrônomos suspeitavam da existência de buracos negros menores nos primeiros dias do universo, mas as observações detalhadas possíveis graças ao JWST fornecem a primeira evidência concreta de sua presença.
Dale Kocevski do Colby College, que liderou um dos três novos estudos que utilizaram dados do JWST para explorar o universo distante, enfatizou a importância dessas descobertas. Buracos negros de menor massa podem estar por toda parte, esperando para serem descobertos, sugeriu ele. As revelações trazidas pelo JWST e sua capacidade de capturar imagens claras desses objetos celestes marcam uma mudança de paradigma na pesquisa astronômica. Anteriormente, as investigações sobre objetos do início do universo se limitavam principalmente a estruturas teóricas. Agora, com as capacidades do JWST, não apenas podemos observar buracos negros e galáxias em distâncias extremas, mas também podemos medi-lose estudá-los com precisão, desvendando o tremendo poder deste telescópio extraordinário.
James Webb demonstra novamente quão necessário é para a ciência espacial
O Telescópio Espacial James Webb alcançou essa conquista monumental ao coletar uma extensa gama de dados espectrais sobre CEERS 1019. Essas assinaturas eletromagnéticas revelam detalhes cruciais sobre a composição química, massa e outras propriedades intrínsecas da galáxia. Os dados indicam que a galáxia está gerando novas estrelas ativamente, provavelmente como resultado de uma fusão com outra galáxia que alimenta a atividade do buraco negro central.
Além de identificar CEERS 1019, a pesquisa CEERS realizada pelo JWST também descobriu dois outros buracos negros supermassivos de massas menores do que os observados tipicamente a essa distância. CEERS 2782 e CEERS 746, localizados em galáxias formadas 1,1 bilhão e 1 bilhão de anos após o Big Bang, respectivamente, têm aproximadamente 10 milhões de massas solares cada um. Para fins de comparação, o buraco negro no centro de nossa Via Láctea, conhecido como Sagitário A*, é cerca de 4,3 milhões de vezes mais massivo que o Sol. No entanto, ele é considerado relativamente leve para um buraco negro supermassivo. Em contraste, o gigante no núcleo da galáxia M87 contém impressionantes 6,5 bilhões de massas solares.
A pesquisa CEERS do JWST até agora revelou um total de 11 galáxias que se formaram entre 470 e 675 milhões de anos após o Big Bang. Esses conjuntos de dados notáveis estão prontos para revolucionar a compreensão dos astrônomos sobre a formação e evolução de estrelas e galáxias ao longo da história cósmica. Os espectros extraordinários de galáxias remotas retornados pelo JWST deixaram os cientistas sobrecarregados e fascinados, pois o nível sem precedentes de detalhes dos dados promete desvendar uma riqueza de novos conhecimentos e insights.
As notáveis descobertas feitas pelo JWST, sem dúvida, expandiram os limites de nossa compreensão do cosmos. Essas observações desafiam teorias existentes, apresentam novos enigmas e abrem portas para uma exploração e compreensão ainda maiores das maravilhas celestes que nos cercam. À medida que os cientistas continuam a desvendar os mistérios do universo, munidos das poderosas capacidades do Telescópio Espacial James Webb, podemos apenas antecipar revelações ainda mais surpreendentes e uma apreciação mais profunda da grandiosidade do cosmos. [LiveScience / Space]
