13 bilhões de anos-luz de distância e absolutamente enorme.
Um buraco negro absolutamente gigantesco com 800 milhões de vezes a massa do Sol foi descoberto 13 bilhões de anos-luz de distância, e sua descoberta abalou nossa maneira de pensar sobre o início do Universo.
É o buraco negro mais distante já detectado, da época em que o Universo tinha apenas 5 por cento de sua idade atual – cerca de 690 milhões de anos após o Big Bang.
“Reunir toda essa massa em menos de 690 milhões anos é um enorme desafio para as teorias de crescimento do buraco negro supermassivo”, disse Eduardo banhados, da Universidade de Carnegie Mellon, que liderou o estudo.
Anteriormente, o buraco negro conhecido mais antigo era da época quando o Universo tinha cerca de 800 milhões de anos.
O buraco negro em questão, J1342 + 0928, situa-se no centro de um disco de gás super-brilhante no centro de uma galáxia, formando um objeto conhecido como um Quasar.
Ele foi descoberto com dados de três pesquisas de grande área: dados de banda z do DECam Legacy Survey do Observatório inter-americano de Cerro Tololo no Chile; dados infravermelhos do explorador de pesquisa infravermelha de campo largo da NASA e o levantamento infravermelho profundo UKIRT.
Quasares são os objetos mais brilhantes do Universo, e alguns emitem luz milhares de vezes maior do que a de uma grande galáxia.
Os buracos negros não emitem luz, é claro. A luz é causada pelo disco de acreção de poeira de gás que gira em torno do buraco negro a uma velocidade tremenda, gerando um imenso atrito, uma vez que é puxado pela força gravitacional maciça do buraco negro no centro.
Apesar de seu grande brilho, todos os quasares encontrados até agora estão tão distantes que eles não podem ser vistos a olho nu – eles só podem ser observados com telescópios.
Eles são ferramentas muito valiosas para estudar o início do Universo, além disso, a luz pode ser analisada para revelar informações sobre o hidrogênio que percorreu em sua jornada para a Terra.
E J1342 + 0928 é tão antigo que pode nos dizer sobre um ponto crucial na nossa história do Universo – A Época da Reionização.
Logo após o Big Bang, o Universo era uma espécie de uma “sopa primordial” quente e escura em uma escala cósmica, expandindo rapidamente.
A medida que se expandiu, o Universo primordial arrefeceu-se, fazendo com que prótons e nêutrons começassem a se combinar em átomos de hidrogênio ionizados; e, cerca de 240.000-300.000 anos após o Big Bang, estes átomos de hidrogênio atraíram elétrons, aglomerando-se em hidrogênio neutro.
Neste ponto, a luz pôde viajar livremente através do Universo, uma vez que já não estava espalhando elétrons livres.
Não demorou para que a gravidade começasse a reunir as primeiras estrelas e galáxias neste vazio obscuro, cheio de hidrogênio, até que a luz das primeiras estrelas surgiu… algum tempo após isto, de acordo com as teorias atuais, o hidrogênio neutro foi excitado pela luz ultravioleta dessas estrelas recém-nascidas, galáxias e quasares ou uma combinação de todos os três.
Este efeito reionizado mais de hidrogênio do Universo, dividindo-o em prótons e elétrons. Por cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, o processo de reionização estava completo.
Representação esquemática do olhar para trás na história (Robin Dienel / Carnegie Institute of Science)
Saber exatamente quando a Época de reionização começou, bem como os mecanismos detalhados da mesma, é demasiado difícil. “A reionização foi a última grande transição do Universo, e é uma das fronteiras atuais da astrofísica”, disse Bañados.
É aqui onde J1342 + 0928 entra. A análise de sua luz mostra que uma proporção significativa do espaço em torno dele ainda é hidrogênio neutro, 690.000 anos após o Big Bang.
Isto significa que a reionização pode ter ocorrido relativamente tarde na vida útil do Universo.
Na ilustração acima, podemos ver uma representação esquemática do que podemos aprender com esse novo quasar descoberto: a observação usando um dos telescópios Magellan (canto inferior esquerdo) permite reconstruir informações sobre a época da reionização (“bolhas” na metade superior direita) que se seguiu ao Big bang (canto superior direito).
Mas J1342 + 0928 representa um quebra-cabeça, também. É comparável em massa para os buracos negros supermassivos de hoje, o que significa que ele deve ter se originado de uma galáxia relativamente bem abastecida de “suprimentos” para o buraco negro – se formando em um período muito curto de tempo, de acordo com os nossos atuais modelos de evolução galáctica.
A descoberta foi parte de uma pesquisa de longo prazo para encontrar quasares do início do Universo, e a equipe estima que existem entre 20 e 100 objetos tão brilhantes e tão distantes quanto J1342 + 9:28 e podem ser encontrado em todo o céu.
Quando encontrarem mais destes objetos, os astrônomos serão capazes de juntar dados estatísticos sobre o universo primitivo e a época da reionização e, esperançosamente, elaborarem um modelo para a evolução galáctica que possa explicá-los.
“Com vários telescópios de última geração ainda mais sensíveis que estão sendo construídos, podemos esperar muitas descobertas emocionantes no Universo muito primitivo nos próximos anos”, disse Daniel Stern, da NASA.
Por Michelle Starr, via Science Alert.
A pesquisa foi publicada na revista Nature.
