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Em um artigo publicado no periódico científico The Astrophysical Journal, pesquisadores relatam a descoberta de um buraco negro extremamente antigo que desafia as teorias atuais sobre o crescimento desses objetos.
Chamado ID830, ele parece ter ultrapassado o chamado “limite de velocidade” cósmico ao acumular matéria muito mais rápido do que os modelos consideram possível.
Em resumo:
- Buraco negro ancestral desafia limite cósmico de crescimento;
- ID830 já era gigante 12 bilhões de anos atrás;
- Ele possui 440 milhões de massas solares;
- Acreção ocorre 13 vezes acima do limite teórico;
- Exibe simultaneamente jatos de rádio e raios X intensos;
- Crescimento acelerado impacta evolução das galáxias primitivas.
ID830 é um buraco negro supermassivo altamente luminoso e ativo, conhecido como quasar, que emite poderosos jatos de radiação a partir de seus polos e também libera intensa radiação em raios X. Segundo os modelos tradicionais, essas duas características raramente deveriam ocorrer juntas, especialmente em fases de crescimento extremo.
Cerca de 12 bilhões de anos atrás, quando o Universo tinha apenas 15% da idade atual, o ID830 já possuía massa equivalente a 440 milhões de sóis. Isso o torna mais de 100 vezes mais massivo que Sagitário A*, o buraco negro localizado no centro da Via Láctea.
Crescimento do buraco negro ID830 é fora do padrão
Para entender esse crescimento fora do padrão, os cientistas analisaram o objeto em diferentes comprimentos de onda, incluindo luz ultravioleta e raios X. O brilho nessas faixas permite calcular a quantidade de matéria que está sendo engolida e estimar a taxa de acreção do buraco negro.
Embora sejam conhecidos como grandes devoradores cósmicos, os buracos negros têm um limite natural de crescimento chamado limite de Eddington. Esse mecanismo funciona como um sistema de equilíbrio entre a gravidade, que puxa o material para dentro, e a pressão da radiação emitida pelo gás aquecido.
Quando gás e poeira giram ao redor do buraco negro, formam um disco de acreção. Esse material aquece intensamente antes de ser absorvido e libera energia na forma de radiação. Essa radiação cria uma pressão que dificulta a entrada de mais matéria, impedindo um crescimento ilimitado em curto prazo.
No entanto, em situações específicas, esse limite pode ser temporariamente superado. Quando isso ocorre, o buraco negro entra em uma fase chamada super-Eddington, na qual consome matéria em ritmo muito superior ao considerado estável pelos modelos teóricos.
Entre os eventos mais intensos do Universo primordial
Observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, mostram que buracos negros supermassivos já existiam muito cedo na história do Universo. Isso desafia as teorias tradicionais, pois seria difícil explicar tamanhos tão grandes em tão pouco tempo apenas respeitando o limite de Eddington.
Uma das hipóteses sugere que as primeiras estrelas do cosmos, chamadas estrelas de População III, eram extremamente massivas. Ao colapsarem, poderiam ter formado “sementes” de buracos negros com milhares de massas solares. Ainda assim, seria necessário crescimento contínuo por longos períodos para atingir centenas de milhões de massas solares.
No caso do ID830, os dados indicam um cenário ainda mais extremo. A análise das emissões em raios X sugere que ele está acumulando massa a uma taxa cerca de 13 vezes superior ao limite de Eddington. Trata-se de um dos exemplos mais intensos já observados em um objeto tão antigo.
Os pesquisadores propõem que esse surto pode ter sido provocado pela captura de uma estrela muito massiva ou de uma enorme nuvem de gás. Ao se aproximar demais, esse material teria sido fragmentado e rapidamente engolido, fornecendo grande quantidade de combustível.
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Essas fases super-Eddington são consideradas curtas em escala cósmica, possivelmente durando apenas algumas centenas de anos. No entanto, mesmo períodos breves podem contribuir de forma significativa para o crescimento acelerado desses gigantes no Universo primordial.
Outro aspecto surpreendente é que o ID830 apresenta simultaneamente fortes jatos de rádio e intensa emissão de raios X. Em teoria, a acreção super-Eddington deveria reduzir a eficiência na formação de jatos. O fato de ambos ocorrerem ao mesmo tempo indica que os modelos atuais ainda não explicam completamente o fenômeno.
Os jatos de rádio são lançados a partir das regiões próximas aos polos do buraco negro. Já os raios X parecem surgir de uma estrutura chamada coroa, formada por partículas extremamente energéticas aquecidas a bilhões de graus e que orbitam quase à velocidade da luz.
Ao site LiveScience, os autores disseram que além de ajudar a compreender o crescimento dos buracos negros, a descoberta tem implicações para a evolução das galáxias. A energia liberada pode aquecer e dispersar o gás presente na galáxia hospedeira, reduzindo a formação de novas estrelas.
Assim, enquanto o buraco negro cresce rapidamente, a galáxia que habita pode ter o desenvolvimento limitado. O ID830 oferece, portanto, uma nova peça no quebra-cabeça da evolução cósmica e ajuda a explicar como alguns dos primeiros buracos negros do Universo se tornaram tão massivos em tão pouco tempo.