Uma tempestade colossal em um buraco negro foi detectada no início do Universo

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Impressão artística do vento do buraco negro. Crédito: ALMA.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Nos confins do Universo, um buraco negro supermassivo está tocando o terror.

Está soprando um vento extraordinário no espaço intergaláctico, e estamos vendo a luz da tempestade de 13,1 bilhões de anos atrás, quando o Universo tinha menos de 10% de sua idade atual. É a tempestade mais distante que já identificamos, e sua descoberta é uma pista que pode ajudar os astrônomos a desvendar a história da formação de galáxias.

“A questão é quando os ventos galácticos passaram a existir no Universo?”, disse o astrônomo Takuma Izumi, do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ).

“Esta é uma questão importante porque está relacionada a um problema importante da astronomia: como as galáxias e os buracos negros supermassivos coevoluíram?”

Os buracos negros supermassivos não podem ser separados das galáxias. Esses objetos enormes, milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, constituem o poderoso coração do sistema galáctico – o núcleo gravitacional em torno do qual tudo gira na galáxia.

Eles também desempenham um papel importante na formação de suas galáxias. Uma das maneiras de fazer isso é um mecanismo chamado feedback. Os ventos poderosos do buraco negro supermassivo sopram através do espaço, varrendo material que produziria estrelas em algumas áreas ou forçando esse material a colapsar em novas estrelas em outras áreas. Em última análise, a presença do buraco negro impõe restrições à massa estelar da galáxia.

Curiosamente, a massa de um buraco negro supermassivo é geralmente proporcional ao bojo central da galáxia ao seu redor. Os astrônomos não sabem ao certo por que isso acontece, já que uma galáxia tem muito mais massa do que seu buraco negro supermassivo, em cerca de 10 ordens de magnitude; mas a proporcionalidade sugere que os buracos negros supermassivos e suas galáxias evoluem juntos, em vez de se formarem separadamente e se unirem mais tarde.

Para investigar como o feedback inicial pode ser observado no Universo, Izumi e seus colegas usaram o radiotelescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile para procurar movimento nos fluxos de gás em torno de galáxias com buracos negros supermassivos no início do Universo.

Eles encontraram uma galáxia chamada J1243+0100, apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang. A análise da emissão de rádio da poeira na galáxia sugeriu fluxos poderosos de 500 quilômetros por segundo, a uma taxa de fluxo de 447 vezes a massa do Sol por ano – definitivamente poderoso o suficiente para abortar o nascimento de qualquer estrela.

Isso o torna o vento de buraco negro mais antigo identificado até hoje, estendendo o recorde em 100 milhões de anos, sugerindo que o feedback surgiu relativamente cedo na história do Universo.

Essa não é a única coisa que surgiu cedo, no entanto. As medições mostraram que o buraco negro supermassivo tem cerca de 330 milhões de vezes a massa do Sol.

Ao estudar os dados do ALMA, os pesquisadores também foram capazes de medir a massa do bojo da J1243+0100. Ele tinha 30 bilhões de vezes a massa do Sol, tornando a massa do buraco negro proporcional em cerca de 10% da massa do Sol.

Isso sugere que a coevolução de buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras também vem ocorrendo desde pelo menos algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

“Nossas observações apoiam recentes simulações de computador de alta precisão que previram que as relações coevolucionárias existiam até cerca de 13 bilhões de anos atrás”, disse Izumi.

“Estamos planejando observar um grande número de tais objetos no futuro e esperamos esclarecer se a coevolução primordial vista neste objeto é ou não uma imagem precisa do Universo geral naquela época”.

A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal.