James Webb vê um buraco negro voraz, muito para além do que a teoria prevê
Conhecem-se muitos buracos negros vorazes, mas o LID-568, recentemente observado pelo telescópio James Webb, parece superá-los a todos. A velocidade a que devora a matéria é 40 vezes superior aos limites teóricos.
Quando é que se formaram os primeiros buracos negros? Será que se formaram todos da mesma maneira? Como é que evoluíram ao longo do tempo? A lista de perguntas a que os astrónomos estão a tentar responder é longa. Para as encontrar, é necessário um esforço conjunto entre observações e teoria.
As observações dão aos teóricos indicações sobre o que os seus modelos devem ser capazes de reproduzir; os modelos geram propriedades que requerem confirmação observacional para verificar a sua exatidão. No domínio dos buracos negros, existem vários programas destinados a encontrar os primeiros buracos negros, ou seja, os primeiros que se formaram após o Big Bang.
Onde procurar os primeiros buracos negros?
A procura dos primeiros buracos negros ocorre no interior das primeiras galáxias formadas após o Big Bang. Lembrando que o buraco negro é o estágio final da evolução de uma estrela massiva, as estrelas progenitoras dos primeiros buracos negros são procuradas no interior das primeiras galáxias. No entanto, não é uma busca fácil. As primeiras galáxias que se formaram após o Big Bang são as mais afastadas da Terra, devido à expansão do Universo.
Isto significa que são extremamente ténues, exigindo os maiores telescópios para os encontrar e estudar. Mas isso não é tudo. Como são os mais afastados, são também os que se afastam mais rapidamente da Terra. A sua luz é, portanto, fortemente desviada para o vermelho, devido ao efeito Doppler associado à sua distância.
Para encontrar e estudar estas galáxias são necessários não só telescópios muito potentes, mas também telescópios muito sensíveis à luz infravermelha. Quem melhor do que o Telescópio James Webb para combinar ambas as propriedades. É o mais potente telescópio de infravermelhos atualmente em funcionamento.
O que o James Webb encontrou
O telescópio espacial conseguiu encontrar uma galáxia anã muito distante no universo primitivo. Trata-se de uma galáxia que se formou cerca de 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang, quando o Universo tinha apenas cerca de 10% da sua idade atual. Foi observado um buraco negro supermaciço no interior desta galáxia, o que a torna uma das mais interessantes para compreender a formação dos primeiros buracos negros e a sua evolução.
Este buraco negro chama-se LID-568 e tem uma característica única: devora matéria a um ritmo 40 vezes mais rápido do que o teoricamente previsto.
O disco de acreção é o único componente visível do buraco negro. De facto, a estrela de neutrões (o verdadeiro buraco negro) permanece sempre invisível. No entanto, o disco, devido à sua luminosidade muito elevada, é visível em todo o espetro eletromagnético até à banda dos raios X.
O buraco negro LID-568 já tinha sido detetado pelo satélite Chandra, um satélite de observação de raios X, no âmbito do programa COSMOS legacy Survey do Observatório de Raios X Chandra. No entanto, a sua verdadeira natureza como buraco negro não tinha sido compreendida. Foi James Webb, graças à sua elevada sensibilidade ao infravermelho, que detetou a emissão infravermelha muito ténue do disco de acreção (este último é muito mais brilhante na banda dos raios X), o que levou os astrónomos a descobrir que se tratava de um buraco negro.
Porque é que esta descoberta é importante?
O estudo deste buraco negro recentemente descoberto ajudará a compreender qual dos dois cenários possíveis propostos para a formação de buracos negros supermaciços é mais credível.
De acordo com um primeiro cenário, os buracos negros no universo jovem formar-se-iam a partir das explosões de supernovas das primeiras estrelas formadas no Universo. Segundo outro cenário, formar-se-iam a partir do colapso de nuvens moleculares primordiais.
Em ambos os casos, não há confirmação observacional suficiente. De acordo com o astrónomo Hyewon Suh, que liderou a equipa que investigou este buraco negro, as características do LID-568 mostram que, seja qual for o cenário, o crescimento do buraco negro ocorreu quase de uma só vez, com um único e imenso episódio de acreção.
Referência da notícia:
"A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST", Hyewon suh et al. 2024, Nature astronomy