Observações coletadas com o Telescópio Espacial James Webb revelaram um buraco negro supermassivo ativo, cuja massa é 9 milhões de vezes a do Sol, e que está crescendo ativamente, absorvendo matéria do espaço ao seu redor. 570 milhões de anos após o Big Bang, é o primeiro buraco negro supermassivo a crescer, embora os cientistas esperem que não detenha o recorde por muito tempo.
Um buraco negro foi encontrado dentro de uma das primeiras galáxias já descobertas, anteriormente conhecida como EGSY8p7, e desde então renomeado como CEERS 1019. Sua descoberta pode ajudar a resolver um dos maiores mistérios do início do universo: como os buracos negros no Amanhecer Cósmico cresceram para tamanhos tão grandes em um período tão curto de tempo.
Um artigo detalhando a descoberta, liderado pela astrofísica Rebecca Larson, da Universidade do Texas em Austin, aparece em uma edição especial do The Astrophysical Journal. “Encontramos o núcleo galáctico ativo mais distante (AGN) e o buraco negro mais antigo que já encontramos”, disse Larson ao ScienceAlert. Larson originalmente observou CEERS 1019 como parte de seu trabalho estudando a luz produzida pela formação estelar no início do universo.
Acredita-se que essa luz, chamada de radiação alfa de Lyman, seja gerada pela ionização do hidrogênio neutro durante a formação estelar. O universo primitivo estava cheio de uma névoa de hidrogênio neutro que impedia a propagação da luz, somente depois que esse hidrogênio foi ionizado a luz pôde se propagar livremente.
Esta Era de reionização, como se sabe, não foi totalmente estudada. Sabemos que aconteceu no primeiro bilhão de anos após o Big Bang, 13,8 bilhões de anos atrás, mas é muito difícil olhar tão longe no início do universo. CEERS 1019 e várias outras galáxias ultraprimeiras são objetos excelentes para este estudo porque são relativamente brilhantes. A galáxia foi identificada nos dados do Hubble em 2015 e, na época, era a galáxia mais antiga e distante observada.
Observações posteriores confirmaram sua existência, mas informações mais detalhadas permaneceram indescritíveis: a luz mais antiga do universo, devido à expansão do universo, mudou tanto para a parte infravermelha do espectro que é necessário um poderoso instrumento infravermelho especial, como o JWST. para estudá-lo.
Assim, quando o JWST apareceu, o CEERS 1019 – a mais brilhante das galáxias do Hubble desta época – tornou-se um alvo óbvio. O telescópio observou a galáxia por apenas uma hora com todos os seus quatro instrumentos, mas forneceu uma riqueza de dados.
Então Larson notou algo que ela não esperava. Além da formação de estrelas brilhantes, havia uma ampla característica de emissão geralmente associada ao AGN. Quando ela contou a alguns dos pesquisadores do AGN sobre isso, as coisas ficaram interessantes. Normalmente, uma galáxia no início do universo emite luz de uma supernova ou luz de formação estelar. Ver os dois na mesma galáxia foi extremamente inesperado.
"Discutimos por semanas que deveria ser, que deveria ser um ou outro. E acontece que são os dois. Existe alguma influência do buraco negro nas linhas de emissão que vemos, mas a maior parte da luz que vemos nas nossas imagens ainda é dominada pela parte da galáxia que forma estrelas." O fato de um buraco negro supermassivo ter existido há mais de 13,2 bilhões de anos e ter continuado a crescer não é tão surpreendente quanto você pode pensar.
Buracos negros muito maiores foram descobertos no início do universo, J1342+0928, uma quase-galáxia descoberta 690 milhões de anos após o Big Bang, tem um buraco negro supermassivo do tamanho de 800 milhões de sóis. O buraco negro em J0313-1806, descoberto 670 milhões de anos após o Big Bang, tem um tamanho de 1,6 bilhão de sóis.
Ambos os quasares são dominados pela emissão AGN. De acordo com Larson e seus colegas, o CEERS 1019 é um estágio intermediário: o ponto entre galáxias posteriores, maiores e dominadas por AGN e como essas galáxias e seus buracos negros começaram a se formar em primeiro lugar. Olhando para o buraco negro supermassivo no CEERS 1019, os pesquisadores acreditam que o objeto se formou a partir do colapso de um objeto massivo, como uma das primeiras estrelas do universo. Essas estrelas eram muito, muito maiores do que as estrelas que vemos ao nosso redor hoje, então um buraco negro de tal colapso teria uma vantagem no caminho para a supermassividade.
Como destaca Larson, os resultados foram obtidos em apenas uma hora de observação. Espera-se que observações realmente profundas revelem galáxias mais distantes e ainda mais fracas, que finalmente nos ajudarão a entender como o universo nasceu e como ele cresceu.
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