Este misterioso buraco negro no início dos tempos pesa um bilhão de sóis: ScienceAlert

Um buraco negro foi descoberto à espreita no amanhecer cósmico e é grande demais para ser facilmente explicado. O buraco negro está localizado no centro de uma galáxia chamada J1120+0641 e tem uma massa de mais de um bilhão de sóis.

Existem buracos negros ainda maiores ao nosso redor hoje. O problema é quando É difícil compreender como é que o buraco negro conseguiu ganhar tanta massa menos de 770 milhões de anos após o Big Bang.

Sabemos sobre a galáxia e seu buraco negro lotado há mais de uma década, e os cientistas têm ideias sobre como ela surgiu. Agora, anotações podem ser feitas usando JWST Os cientistas rejeitaram um desses conceitos. Ao que tudo indica, J1120+0641 parece “chocantemente normal”, o que deixa a porta aberta para explicações mais exóticas para o aumento de peso do buraco negro.

J1120+0641 detectado Anunciado em 2011Durante vários anos, permaneceu como a galáxia quasar mais distante conhecida. Já se passaram alguns bons anos, na verdade. Tanto quanto sabemos, J1120+0641 era uma galáxia anómala e uma possível explicação para o seu tamanho permanece obscura.

Galáxias quasar são galáxias que contêm um buraco negro supermassivo central que se alimenta a uma taxa enorme. Eles estão cercados por uma enorme nuvem de gás e poeira, que devoram o mais rápido que podem. O atrito e a gravidade ao redor do buraco negro aquecem o material, fazendo com que ele brilhe intensamente.

Mas a velocidade com que um buraco negro pode alimentar-se não é ilimitada. A taxa fixa máxima é determinada por Limite de EddingtonEntão o material quente brilha intensamente A pressão de radiação excederá a força da gravidadeque afasta a matéria e não deixa nada para o buraco negro se alimentar.

Agora, os buracos negros podem entrar brevemente na superacreção de Eddington, ultrapassando esse limite e engolindo o máximo de matéria possível antes que a pressão da radiação entre em ação. Esta é uma explicação possível para o buraco negro no centro de J1120+0641 e, como os encontramos em maior número, existem outros grandes buracos negros à espreita no Universo primitivo.

Para procurar sinais de superacreção de Eddington, os astrónomos precisavam de dados com resolução suficiente para realizar uma análise detalhada da luz da galáxia, procurando sinais associados a processos extremos. É por isso que precisávamos do Telescópio Espacial James Webb, o telescópio espacial mais poderoso já construído, otimizado para observar os confins do espaço e do tempo.

O Telescópio Espacial James Webb observou a galáxia no início de 2023, e uma equipe liderada pela astrônoma Sarah Boseman, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, analisou a luz que coletou para catalogar as propriedades do material que cerca o buraco negro: um enorme toro de poeira na galáxia. Nos arredores, um disco brilhante girando e alimentando o buraco negro.

Esta análise revela que o buraco negro está a alimentar-se muito normalmente e nada na sua acumulação parece significativamente diferente de outros quasares mais jovens.

Uma possível explicação para estes buracos negros gigantes é que o excesso de poeira estava a fazer com que os astrónomos sobrestimassem as suas massas. No entanto, também não há indicação de poeira adicional.

Isto significa que J1120+0641 é o que parece: uma galáxia quasar muito comum, com um buraco negro que não absorve material a uma taxa muito elevada. O buraco negro e o seu método de alimentação estavam relativamente maduros na altura em que o observámos, algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

“No geral, as novas observações aumentam o mistério: os primeiros quasares eram surpreendentemente normais.” Boseman diz“Não importa em que comprimentos de onda os observamos, os quasares são quase idênticos em todas as épocas do Universo.”

Isto significa que a superacreção de Eddington não é a resposta para o crescimento intrigante de buracos negros supermassivos no início dos tempos.

Outra explicação importante é que, para começar, os buracos negros se formaram a partir de “sementes” bastante massivas. Em vez de um processo lento e gradual a partir de algo do tamanho de uma estrela, esta teoria sugere que os buracos negros se formaram a partir do colapso de aglomerados de matéria ou mesmo de estrelas massivas com centenas de milhares de vezes a massa do Sol, dando ao seu crescimento uma vantagem inicial. .

À medida que encontramos cada vez mais monstros gigantes escondidos nas brumas do universo primitivo, esta ideia parece menos estranha e mais como a melhor explicação possível que temos para esta era misteriosa na história do nosso universo.

A pesquisa foi publicada em Astronomia natural.