Astrônomos do MIT e de outras instituições detectaram a oscilação de um quasar desde o alvorecer cósmico, apenas 850 milhões de anos após o Big Bang. Essa é a primeira vez que se observa um quasar piscante tão antigo, o que permite mapear a estrutura do disco de gás e poeira ao redor de um buraco negro supermassivo primordial.
O objeto, conhecido como J0439+1634, brilha com intensidade equivalente a 12 trilhões de sóis e apresenta variações de até 20% em seu brilho, o equivalente a 2 trilhões de sóis. A análise da cintilação mostrou que o disco de acreção é surpreendentemente fino e plano, semelhante ao de quasares mais recentes e próximos.
Buracos negros supermassivos no universo primordial
Cada galáxia abriga um buraco negro supermassivo em seu centro. Quando ativo, ele atrai gás e poeira em alta temperatura, formando um disco de acreção que libera enorme energia, ofuscando a luz da galáxia ao redor. Os quasares são os exemplos mais luminosos desse processo.
Cientistas presumiam que buracos negros tão massivos demorariam mais de um bilhão de anos para se formar e estabilizar. No entanto, observações desde o início dos anos 2000 identificaram mais de 200 buracos negros supermassivos nos primeiros bilhões de anos do universo, muitos em fase de quasar ativa.
Primeira oscilação captada no alvorecer cósmico
Até agora, os quasares primordiais apareciam apenas como pontos de luz distantes. Sem captar variações, era difícil entender a estrutura interna e o ambiente ao redor dos buracos negros.
A equipe liderada por Gene Leung, pesquisador de pós-doutorado no MIT Kavli Institute, e Anna-Christina Eilers, professora assistente de física do MIT, superou o desafio técnico de observar o universo distante. A luz desses objetos é esticada pelo expansão cósmica, exigindo dados infravermelhos coletados por longos períodos.
Eles usaram informações reprocessadas da missão NEOWISE da NASA, que escaneou o céu por cerca de 14 anos. O sinal de oscilação aleatória, semelhante à chama de uma vela, foi confirmado como o quasar piscante mais antigo registrado.
Disco plano desafia expectativas de instabilidade inicial
A forma achatada do disco de acreção sugere que o buraco negro já estava em um estado relativamente maduro, mesmo tão cedo na história do cosmos. Isso contrasta com a ideia de que sistemas primordiais seriam mais caóticos e inchados.
“Essa descoberta indica que as fases de crescimento rápido e caótico ocorrem muito cedo, antes de vermos os quasares em seu brilho máximo”, explicou Eilers. Leung complementou que algo deve ter acontecido ainda antes para que esses sistemas parecessem tão maduros.
A análise em diferentes comprimentos de onda permitiu mapear a temperatura e a estrutura do material no disco, confirmando processos de alimentação semelhantes aos observados em quasares modernos.
O que a descoberta revela sobre formação galáctica
Buracos negros supermassivos atuam como motores centrais das galáxias, regulando a formação de estrelas e o crescimento estrutural. Sem eles, as galáxias não teriam a aparência atual.
A detecção abre caminho para estudos mais profundos sobre as condições que permitiram o surgimento rápido desses gigantes. A equipe planeja observar ainda mais longe no tempo para captar estágios iniciais de desenvolvimento de quasares.