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Astrônomos ficam surpresos depois que o Telescópio Espacial James Webb descobre o primeiro par de quasares movidos por buraco negro
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram o par mais antigo de quasares movidos por buracos negros supermassivos já vistos. Só há um problema: eles não deveriam existir!
O compacto quasar O par, localizado com a ajuda do telescópio Gemini North, foi designado J1602+4228AB e apelidado de Nāpōwawāʻenakaulua, que significa “Dois corpos celestes de escuridão poderosa e insondável no brilho do calor reencarnando energia no universo.” O par compacto de quasares é visto como era 900 milhões de anos depois do Big Bang num momento em que tal buracos negros supermassivos não deveria ter tido tempo de crescer para massas tão tremendas.
Nāpōwawāʻenakaulua não é apenas o par de quasares mais antigo e distante já visto. Há apenas 18.100 anos-luz, ou cerca de um quinto do diâmetro do Via Láctea, entre os buracos negros supermassivos, que têm massas de 1,5 bilhão e 400 milhões de vezes a do Sol. Isso faz de Nāpōwawāʻenakaulua o par de quasar mais compacto encontrado durante um período da história do universo conhecido como Amanhecer Cósmicologo após o nascimento das primeiras estrelas, galáxias e buracos negros.
“Não existe uma explicação teórica definitiva sobre como um único desses quasares gigantes existe tão cedo na idade do nosso universo, muito menos dois”, disse Silvia Onorato, líder da equipe de pesquisa do NOIRLab. disse em um comunicado.
“Observámos Nāpōwawāʻenakaulua numa altura em que o Universo tinha apenas um décimo terceiro da sua idade e, surpreendentemente, os seus buracos negros supermassivos são tão massivos como os que vemos hoje.”
Como os buracos negros supermassivos foram superalimentados no Cosmic Dawn
Os quasares ocorrem quando os buracos negros supermassivos que ficam no coração de grandes galáxias são cercados por uma nuvem achatada de gás e poeira em turbilhão chamada “disco de acreção”, da qual eles se alimentam ou “acretam” matéria. A imensa gravidade do centro buraco negro causa fricção, aquecendo o disco de acreção e fazendo-o brilhar, muitas vezes mais brilhante do que a luz combinada de cada estrela da galáxia circundante. Vemos esse brilho como um quasar.
Encontrar tais objetos na história cósmica recente do Universo de 13,8 bilhões de anos não é preocupante, embora encontrar pares compactos deles ainda seja extremamente raro. Tais pares deve ser comum porque a fusão de galáxias que reúne buracos negros supermassivos é frequente. Isso deveria levar a uma abundância de pares de quasares com uma separação menor que o tamanho típico de uma galáxia.
Há três razões pelas quais isso se mostrou complicado. Em primeiro lugar, a “fase quasar” de um buraco negro supermassivo é relativamente curta em termos cósmicos. Em segundo lugar, mesmo pares de quasares relativamente próximos estão muito distantes, o que os torna fracos e difíceis de detectar com telescópios terrestres. Finalmente, a distâncias tão grandes e com uma separação tão pequena entre os dois buracos negros supermassivos, é difícil resolver individualmente os membros individuais de um par de quasares.
Ainda assim, os astrônomos fazer encontrar pares de quasares. Às vezes, em distâncias e momentos que provavelmente prefeririam não fazer, porque isso desafia tudo o que sabemos sobre o crescimento de buracos negros.
O problema surge antes de o universo ter 1 bilhão de anos. Isso porque, de acordo com os modelos atuais, os buracos negros deveriam precisar pelo menos 1 bilhão de anos para se alimentar e se fundir o suficiente para atingir massas milhões ou bilhões de vezes maiores que a do Sol.
No entanto, desde que iniciou suas operações em 2022, o JWST tem descoberto rotineiramente buracos negros supermassivos que alimentam quasares já 400 milhões de anos após o Big Bang. Se isso não fosse suficientemente confuso, a descoberta de Nāpōwawāʻenakaulua, o terceiro par de quasares visto na Cosmic Dawn, poderia realmente quebrar os modelos atuais.
Nāpōwawāʻenakaulua foi descoberto em dados da pesquisa Aether do JWST, que está conduzindo um censo de objetos no universo primitivo. Usando o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph Integral Field Unit) do JWST, a pesquisa descobriu 200 quasares, pouco menos da metade de todos os quasares primitivos do universo atualmente conhecidos. Foi enquanto navegava no conjunto de dados do Aether que a equipa descobriu que o quasar J1602+4228A não está sozinho, tinha um companheiro agora designado J1602+4228B.
Resolver estes dois quasares deveria ter sido quase impossível a partir do solo. Mas isso foi possível para Gemini Norte graças ao timing perfeito e às condições climáticas perfeitas ao longo de Maunakeao vulcão adormecido na ilha do Havaí onde o telescópio está localizado.
Um feito científico definitivo, Nāpōwawāʻenakaulua permanece um mistério por enquanto, mas poderia realmente ajudar os cientistas a entender melhor como as galáxias estavam se unindo durante a Aurora Cósmica, um estágio vital na evolução do universo.
“Nāpōwawāʻenakaulua é um ambiente realmente único”, disse Onorato. “É um laboratório para os astrónomos estudarem como as primeiras galáxias massivas e os seus buracos negros centrais se reuniram através de interações galácticas diretas durante estes primeiros tempos.”
Os resultados da equipe foram publicados na terça-feira (10 de novembro) As cartas do jornal astrofísico.
