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Poderia o segredo da formação de buracos negros estar trancado neste antigo quasar recorde?
Um quasar distante e flutuante foi visto diminuindo e aumentando de brilho de forma extraordinária, mudanças na luminosidade equivalentes a 2 trilhões de vezes o brilho do Sol. É a primeira vez que um quasar tremeluzente é visto no Universo primitivo, este datando de 12,9 mil milhões de anos – apenas cerca de 900 milhões de anos após o Big Bang.
Quasares são extremamente ativos buracos negros supermassivos no coração de alguns galáxiasalimentando-se furiosamente do gás que está sendo levado para sua boca e crescendo como resultado dessa alimentação voraz. À medida que o gás circula buraco negrode horizonte de eventos – o ponto além do qual nada consegue escapar do buraco negro – ele fica quente como resultado da fricção, fazendo com que o gás brilhe intensamente. Além disso, os campos magnéticos podem afastar algumas das partículas carregadas do gás, expulsando-as do buraco negro supermassivo na forma de jatos poderosos e brilhantes. Como tal, os quasares são alguns dos objetos mais brilhantes do universo.
Mais de um milhão de quasares foram encontrados em todo o universo, mas apenas cerca de 200 deles existiram no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. Embora a maioria dos quasares tremeluzam, normalmente o fazem em quantidades relativamente modestas, e tal oscilação não tinha sido vista num quasar nos primeiros mil milhões de anos de história cósmica, até agora.
“As pessoas sabem que os quasares no universo próximo podem piscar”, disse Gene Leung, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em um comunicado. declaração. “A oscilação provém de flutuações na forma como o gás é introduzido no buraco negro, e a forma como a oscilação do quasar nos diz algo sobre a estrutura do disco de acreção de um buraco negro e o tipo de ‘mordidas’ que o buraco negro está a comer.”
O quasar em questão está a produzir energia equivalente à luminosidade de 12 biliões de sóis, e a sua luz flutua cerca de 20%, ou 2 biliões de vezes a luminosidade do nosso planeta.unuma quantidade notável que indica a rapidez com que este buraco negro está crescendo.
Mesmo assim, o quasar está tão distante que ainda é extremamente ténue, pelo que detectar estas enormes flutuações não foi fácil. Não só a luz percorreu um longo caminho durante muito tempo, mas a expansão do universo também esticou o comprimento de onda dessa luz para comprimentos de onda mais longos e mais vermelhos, um fenômeno chamado “desvio para o vermelho.”
Quasar distante pisca como uma vela cósmica
Leung e sua colega do MIT Anna-Christina Eilers lideraram uma equipe que encontrou o indescritível quasar tremeluzente depois de pesquisar nos arquivos da NASA. agora extinto NEOWISE (Objeto próximo à Terra Missão Explorador de pesquisa infravermelha de campo amplo). NEOWISE examinou todo o céu por cerca de 14 anos, em busca de substâncias perigosas asteróidesmas também capturando muita coisa acontecendo no céu de fundo.
O desvio para o vermelho da luz do quasar também diminuiu a frequência das flutuações. A oscilação que poderia ter ocorrido em escalas de tempo de dias quando a luz deixou este quasar foi desviada para o vermelho para meses quando esta luz chegou até nós. É por isso que os muitos anos de dados do NEOWISE foram inestimáveis.
“Vimos o quasar tremeluzir aleatoriamente ao longo do período de 14 anos, tal como a chama de uma vela tremula sem um padrão fixo,” disse Leung.
A oscilação do quasar em diferentes comprimentos de onda está ligada a variações na temperatura do gás que gira em torno deste buraco negro. Quanto mais próximo o gás estiver do buraco negro, mais quente ele será. A partir disto, a equipa de Leung pôde deduzir que o gás se tinha depositado num disco de acreção muito plano, em forma de panqueca, em torno do buraco negro.
Para um quasar mais antigo, isto não seria uma surpresa, mas para um quasar tão jovem, é potencialmente revelador. Isso ocorre porque os buracos negros supermassivos crescem desordenadamente, e a nuvem de gás em queda em torno de um jovem quasar existente apenas 850 milhões de anos após o Big Bang ainda deve ser bastante inchada, como um toro espesso e caótico em forma de donut. O gás só deverá se achatar em forma de panqueca quando o quasar amadurecer. Por outras palavras, este quasar parece mais velho do que a sua idade.
“Penso que o que isto sugere é que todas as fases confusas e de crescimento muito rápido pelas quais esperamos que todos os buracos negros passem em algum momento acontecem muito, muito cedo, antes de os vermos como estes quasares luminosos muito brilhantes,” disse Eilers. “Essa é a imagem que está surgindo.”
Os astrônomos já estão obtendo evidências de que buracos negros supermassivos podem se formar mais rápido do que imaginamos a partir do colapso direto de nuvens de gás, como evidenciado pelo ‘pequenos pontos vermelhos‘ sendo descoberto pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) no universo primitivo. A descoberta de um quasar maduro que existiu há 12,9 mil milhões de anos reforça a teoria emergente de que os buracos negros supermassivos se formaram cedo e se desenvolveram rapidamente.
“Isso significa que algo aconteceu ainda antes e que fez com que esses sistemas parecessem tão maduros”, disse Leung.
Agora, Leung e Eilers esperam procurar quasares ainda mais antigos (o mais antigo alguma vez visto existiu há 13,2 mil milhões de anos), talvez com o JWST, para tentar capturar o que quer que tenha acontecido para os fazer crescer tão rapidamente.
Entretanto, as suas conclusões podem ser lidas num artigo publicado na segunda-feira (8 de junho) em Astronomia da Natureza.
