Este misterioso buraco negro no início dos tempos pesa um bilhão de sóis: ScienceAlert

Um buraco negro foi descoberto à espreita no amanhecer cósmico e é grande demais para ser facilmente explicado. O buraco negro está localizado no centro de uma galáxia chamada J1120+0641 e tem uma massa de mais de um bilhão de sóis.

Existem buracos negros ainda maiores ao nosso redor hoje. O problema é quando Porque existe J1120+0641. Menos de 770 milhões de anos após o Big Bang, é difícil saber como o buraco negro teve tempo suficiente para ganhar tanta massa.

Conhecemos a galáxia e o seu buraco negro aglomerado há mais de uma década, e os cientistas têm ideias sobre como poderá ter surgido. Agora, notas usando James Webb Os cientistas rejeitaram um desses conceitos. Ao que tudo indica, J1120+0641 parece “chocantemente normal”, o que deixa a porta aberta para explicações mais exóticas para o aumento de peso do buraco negro.

J1120+0641 detectado Foi anunciado em 2011Por alguns anos, permaneceu como a galáxia quasar mais distante conhecida. Já se passaram alguns bons anos, na verdade. Pelo que sabemos, J1120+0641 era um objeto estranho e apenas uma explicação possível para o seu tamanho ainda está em discussão.

Galáxias quasar são galáxias que contêm um buraco negro supermassivo central que se alimenta a uma taxa enorme. Eles estão cercados por uma enorme nuvem de gás e poeira, que devoram o mais rápido que podem. O atrito e a gravidade ao redor do buraco negro aquecem o material, fazendo com que ele brilhe intensamente.

Mas a velocidade com que um buraco negro pode alimentar-se não é ilimitada. A taxa fixa máxima é determinada por Limite de Eddingtonapós o que o material quente brilha tão intensamente que… A pressão de radiação excederá a força da gravidadeque empurra o material para longe e não deixa nada para o buraco negro se alimentar.

Agora, os buracos negros podem entrar brevemente na superacreção de Eddington, ultrapassando esse limite e engolindo o máximo de matéria possível antes que a pressão da radiação entre em ação. Esta é uma explicação possível para o buraco negro no centro de J1120+0641 e, como os encontramos em maior número, existem outros grandes buracos negros à espreita no Universo primitivo.

Para procurar sinais de superacreção de Eddington, os astrónomos precisavam de dados com resolução suficiente para realizar uma análise detalhada da luz da galáxia, procurando sinais associados a processos extremos. É por isso que precisávamos do Telescópio Espacial James Webb, o telescópio espacial mais poderoso já construído, otimizado para observar os confins do espaço e do tempo.

O Telescópio Espacial James Webb observou a galáxia no início de 2023, e uma equipe liderada pela astrônoma Sarah Boseman, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, analisou a luz que coletou para catalogar as propriedades do material que cerca o buraco negro: um enorme toro de poeira na galáxia. Nos arredores, um disco brilhante girando e alimentando o buraco negro.

Esta análise revela que o buraco negro se alimenta de forma muito normal — e não há nada na sua acumulação que pareça dramaticamente diferente de outras galáxias quasares mais recentes.

Uma possível explicação para a existência destes buracos negros gigantes é que a poeira extra estava a levar os astrónomos a sobrestimar as suas massas. No entanto, também não há sinal de poeira adicional.

Isto significa que J1120+0641 é o que parece: uma galáxia quasar muito comum, com um buraco negro que não absorve material a uma taxa muito elevada. O buraco negro e o seu método de alimentação estavam relativamente maduros na altura em que o observámos, algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

“No geral, as novas observações apenas aumentam o mistério: os primeiros quasares eram surpreendentemente normais.” Boseman diz. “Não importa quais comprimentos de onda observamos, os quasares são quase idênticos em todas as épocas do universo.”

Isto significa que a superacreção de Eddington não é a resposta para o crescimento intrigante de buracos negros supermassivos no início dos tempos.

Outra explicação importante é que, para começar, os buracos negros se formaram a partir de “sementes” bastante massivas. Em vez de um processo lento e gradual a partir de algo do tamanho de uma estrela, esta teoria sugere que os buracos negros se formaram a partir do colapso de aglomerados de matéria ou mesmo de estrelas massivas com centenas de milhares de vezes a massa do Sol, dando ao seu crescimento uma vantagem inicial. .

À medida que encontramos cada vez mais monstros gigantes escondidos nas brumas do universo primitivo, esta ideia parece menos estranha e mais como a melhor explicação possível que temos para esta era misteriosa na história do nosso universo.

A pesquisa foi publicada em Astronomia da natureza.