O Telescópio Espacial James Webb (JWST) fez uma descoberta monumental ao detectar o buraco negro mais antigo já observado. Esta entidade colossal, com uma massa de 1,6 milhões de sóis, está situada surpreendentemente 13 bilhões de anos no passado do universo.
O JWST, equipado com câmeras avançadas, possui a capacidade única de olhar para trás no tempo, oferecendo insights sobre as origens do nosso universo. Este buraco negro supermassivo foi localizado no centro da galáxia infantil GN-z11, apenas 440 milhões de anos após a criação do universo. Esta descoberta não é apenas um fenômeno isolado, mas parte de uma compreensão mais ampla de inúmeros buracos negros que surgiram durante o alvorecer cósmico. Esse período, ocorrendo aproximadamente 100 milhões de anos após o Big Bang, marcou o início da fase luminosa do universo, durando cerca de um bilhão de anos.
Crescimento e Comportamento dos Buracos Negros no Universo Primitivo
Entender como esses redemoinhos cósmicos iniciais atingiram tamanhos tão imensos rapidamente após o nascimento do universo permanece uma questão complexa. Esta investigação é crítica para explicar o crescimento dos buracos negros supermassivos atuais, como aqueles que ancoram galáxias, incluindo a Via Láctea. Os pesquisadores compartilharam suas descobertas no banco de dados de pré-publicação arXiv, embora esta pesquisa ainda aguarde revisão por pares.
De acordo com Roberto Maiolino, professor de astrofísica na Universidade de Cambridge e autor principal do estudo, o processo de crescimento desses buracos negros primitivos difere significativamente do desenvolvimento mais gradual observado em muitos buracos negros atuais. A formação e expansão desses buracos negros do universo primitivo provavelmente envolveram processos únicos, contrastando com os mecanismos mais compreendidos dos buracos negros modernos, que geralmente se originam do colapso de estrelas gigantes.
Teorias e Técnicas na Pesquisa de Buracos Negros
O estudo de buracos negros no universo primitivo é intrincado, envolvendo uma variedade de técnicas e teorias. Por exemplo, à medida que os buracos negros consomem gás, poeira, estrelas e outros buracos negros, o atrito resultante aquece o material que espirala para dentro deles, causando emissão de luz. Essa emissão de luz, detectada por telescópios, os transforma em núcleos galácticos ativos (AGN), sendo os AGNs mais extremos conhecidos como quasares.
Esses buracos negros supermassivos são bilhões de vezes mais pesados que o sol e emitem luz trilhões de vezes mais luminosa que as estrelas mais brilhantes. O JWST utilizou duas câmeras infravermelhas, o Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) e a Câmera de Infravermelho Próximo, juntamente com seus espectrógrafos embutidos para decompor a luz em frequências componentes. Esta técnica permitiu aos cientistas detectar traços fracos de luz do material quente ao redor dos buracos negros, atravessando o universo.
Várias hipóteses existem sobre o rápido crescimento desses buracos negros primitivos. Uma teoria sugere que eles se formaram a partir do colapso súbito de nuvens gigantes de gás, enquanto outra sugere que resultaram de inúmeras fusões entre estrelas e aglomerados de buracos negros. Uma teoria adicional considera a possibilidade desses buracos negros serem semeados por “buracos negros primordiais”, potencialmente criados momentos após ou mesmo antes do início do universo.
No entanto, a formação de um buraco negro por colapso direto requer condições específicas, incluindo uma nuvem prístina ainda não enriquecida por elementos pesados das primeiras estrelas e possuindo uma massa entre 10.000 a um milhão de massas solares. Além disso, para evitar um resfriamento rápido e o colapso em estrelas massivas, a nuvem deve ser exposta à luz ultravioleta, provavelmente de uma galáxia ou buraco negro próximo. Esta necessidade cria uma condição única onde a nuvem não é enriquecida ao absorver material de estrelas explodidas nem isolada de fontes externas de fótons. Essa complexidade no processo de formação indica que um único cenário pode não ser suficiente para explicar o fenômeno, e uma combinação de diferentes processos pode estar em jogo.
