Cientistas detectaram o buraco negro adormecido mais remoto já registrado, cujas origens se perdem nos primórdios do universo.
Para compreender as fases iniciais do cosmos, astrônomos frequentemente observam quasares, que são buracos negros supermassivos em plena atividade de consumo de matéria, emitindo intensa luminosidade. Contudo, esses fenômenos espetaculares não narram a história completa. Agora, a identificação do buraco negro dormente mais afastado conhecido propicia um vislumbre único de uma colossal entidade cósmica que cessou sua atividade.
O grupo de pesquisa global, com participação de cientistas da University College London (UCL), localizou este buraco negro na galáxia MRG-M0138, situada a uma distância superior a 10 bilhões de anos-luz do nosso planeta. Este achado, detalhado na revista Science, supera em quinze vezes o recorde de distância para um buraco negro inativo.
Com uma massa estimada em cerca de 6 bilhões de vezes a do Sol, este buraco negro é percebido em um período em que o universo contava com apenas 3 bilhões de anos de existência. Embora quasares ativos ofereçam pistas sobre o crescimento acelerado, a presença de um gigante adormecido revela as fases mais tranquilas, fornecendo uma chance singular para explorar a coevolução de buracos negros massivos e suas galáxias hospedeiras nas etapas iniciais do universo.
Para calcular a colossal massa, os pesquisadores empregaram dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, mapeando com precisão os deslocamentos das estrelas em órbita do objeto, que de outra maneira permaneceria imperceptível. Apesar de essa técnica, conhecida como dinâmica estelar, já ter sido utilizada para aferir buracos negros inativos em galáxias próximas, esta é a primeira aplicação bem-sucedida em uma distância tão imensa no cosmos.
O professor Richard Ellis, líder do estudo e membro do departamento de Física e Astronomia da UCL, destacou a importância da descoberta. Ele explicou que “analisar o movimento coletivo das estrelas no centro desta galáxia remota possibilitou a medição da massa de seu buraco negro supermassivo, algo que de outra forma seria impossível de detectar.” Ele acrescentou que “ao comprovar a aplicabilidade dessa abordagem em galáxias no universo primitivo, abre-se caminho para um estudo mais aprofundado do desenvolvimento dos buracos negros ao longo do tempo e de sua influência na evolução galáctica.”
Entenda como a massa de um buraco negro invisível foi calculada
Por sua natureza, os buracos negros não irradiam luz diretamente, mas o gás que é por eles capturado pode liberar volumes imensos de energia radiante. Esses pontos de luminosidade intensa, designados como núcleos galácticos ativos ou quasares, figuram entre os mais brilhantes do universo e são comparativamente simples de serem detectados.
Diferentemente dos quasares, o buraco negro supermassivo da galáxia MRG-M0138 encontra-se em estado de inatividade. Sem a precipitação de gás em sua direção neste momento, sua detecção pelos astrônomos foi possível apenas pela observação do impacto gravitacional exercido sobre as estrelas em sua vizinhança.
Por meio da análise dos padrões de movimento conjugado das estrelas que circundam o núcleo da galáxia, a equipe obteve a confirmação da existência do buraco negro e pôde estimar sua massa. A variação nas velocidades entre as estrelas mais próximas do buraco negro e as mais afastadas forneceu os elementos cruciais para essa aferição.
Esta metodologia espelha as utilizadas para apurar a massa do buraco negro situado no coração da Via Láctea, nossa galáxia, e também em outras galáxias mais próximas. Entretanto, esta representa a aplicação inaugural para um corpo celeste localizado a uma distância tão extraordinária. Previamente, o objeto galáctico mais remoto investigado por essa técnica estava a aproximadamente 700 milhões de anos-luz.
Como as lentes gravitacionais viabilizaram uma descoberta histórica
Ordinariamente, a observação dos movimentos estelares em uma galáxia tão distante seria uma tarefa inviável. Os cientistas contornaram essa dificuldade ao empregar o fenômeno da lente gravitacional, que funciona como uma amplificação cósmica natural.
Uma galáxia intermediária, situada entre a Terra e a MRG-M0138, atua curvando e redirecionando a luz proveniente da galáxia distante, o que resultou em uma ampliação de sua imagem em trinta vezes. Essa característica permitiu aos pesquisadores reconstituir a configuração interna da galáxia com uma precisão que, de outro modo, seria inalcançável.
O doutor Andrew Newman, principal autor da Carnegie Science em Pasadena, Califórnia, comentou sobre o método. Ele afirmou que “a fusão de dados do JWST com o efeito de lentes gravitacionais nos permitiu investigar o interior da área de influência do buraco negro, onde a força gravitacional acelera as estrelas.” Newman prosseguiu, descrevendo-a como “uma das técnicas mais eficazes que possuímos para aferir a massa de um buraco negro, o que nos deixou entusiasmados por aplicá-la a um período tão recuado da história do universo.” Anteriormente, apenas alguns buracos negros inativos dessa magnitude haviam sido identificados, todos localizados significativamente mais próximos do nosso planeta.
Novas informações sobre a evolução das galáxias através da descoberta
Este achado oferece indícios cruciais a respeito da evolução conjunta de galáxias e de seus buracos negros centrais nas eras iniciais do universo. Apesar de as observações de galáxias vizinhas terem demonstrado uma correlação robusta entre a massa galáctica e a massa do buraco negro, os cientistas ainda necessitam de mais informações de fases cósmicas mais antigas para desvendar a gênese dessa interconexão.
O grupo de estudo constatou que tanto o buraco negro quanto sua galáxia hospedeira se encontram inativos. A galáxia já não gera novas estrelas, o que leva à suposição de que a MRG-M0138 pode ter abrigado um quasar extremamente luminoso em um passado remoto. A hipótese dos pesquisadores é que o rápido crescimento do buraco negro liberou energia que, ao aquecer ou ejetar o gás essencial, freou de forma decisiva a formação de novas estrelas.
Há uma expectativa por parte dos cientistas de que observações futuras, realizadas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e outros instrumentos, tragam à luz muitos outros buracos negros dormentes das eras primordiais do universo. Tais revelações podem aprofundar a compreensão sobre como essas entidades cósmicas impedem a criação de estrelas e de que forma buracos negros inativos podem ser reativados com o influxo de nova matéria.