Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos “pesaram” o gigante adormecido – um buraco negro supermassivo adormecido localizado a 10 bilhões de anos-luz de distância. Isto torna este buraco negro o buraco negro mais distante já medido pelos cientistas.
Colossal buraco negro A galáxia fica no centro de MRG-M0138, que é vista como era quando o universo tinha cerca de 4 bilhões de anos – como sabemos agora, graças O Telescópio Espacial James Webb (JWST), que pesa incríveis 6 bilhão vezes a massa o sol.
Os buracos negros supermassivos são mais visíveis quando se alimentam ativamente e, portanto, estão rodeados por material numa região conhecida como núcleos galácticos ativos (AGN). Devido à imensa atração gravitacional do buraco negro, um AGN brilha intensamente. No entanto, como os buracos negros estão rodeados por uma fronteira que retém a luz horizonte de eventosBuracos negros passivos com despensas mal abastecidas são mais elusivos. Eles são praticamente invisíveis. No entanto, mesmo estes buracos negros têm influências gravitacionais que afetam mais do que as placas rotativas de gás e poeira – e essa influência também pode afetar o seu movimento. Estrelas orbitando buracos negros. Essas estrelas são realmente visíveis.
Para encontrar e medir a massa deste buraco negro supermassivo, a equipa responsável pela investigação utilizou o JWST para monitorizar o movimento das estrelas no coração do MRG-M0138. Este truque de rastreamento de estrelas foi usado no passado para avaliar mais de perto os buracos negros passivos. Terra – por exemplo, o buraco negro supermassivo com 4,3 milhões de massa solar no coração da nossa galáxia, Sagitário A* (Sgr A*). No entanto, Sgr A* e as suas estrelas companheiras estão a apenas 26.000 anos-luz de distância, e o buraco negro mais distante usado para pesar esta técnica, conhecido como dinâmica estelar, está a apenas 700 milhões de anos-luz de distância. A cerca de 15 vezes a distância que detinha o recorde anterior, esta nova pesquisa é a primeira vez que foi usada com sucesso para medir o peso de um gigante adormecido tão distante.
“Determinar como as estrelas se movem coletivamente dentro do núcleo desta galáxia distante permitiu-nos medir a massa do seu buraco negro supermassivo indetectável,” disse o líder da equipa e cientista da University College London, Richard Ellis. disse em um comunicado. “Ao demonstrar a viabilidade de tal técnica para galáxias no universo primitivo, podemos agora realizar um estudo completo de como os buracos negros se formam ao longo do tempo e inferir o seu papel na formação da evolução das galáxias.”
No entanto, determinar o movimento das estrelas no núcleo do MRG-M0138 é simples. Isso exigiu um fenômeno cósmico natural chamado lente gravitacional, que se desenrolou Albert EinsteinA teoria magnum opus da gravidade, conhecida como Relatividade geral.
O que é lente gravitacional?
A relatividade geral prevê que objetos com massa formam uma curva verdadeira espaço tempoUma combinação quadridimensional das três dimensões do espaço e da única dimensão do tempo. A gravidade emerge desta curvatura, e quanto maior a massa, maior a curvatura, maior a massa de um objeto, mais forte será sua atração.
À medida que a lente gravitacional se aproxima da luz, o seu caminho diverge, o que significa que a luz do mesmo objeto chega aos nossos telescópios em momentos diferentes. Isto pode ampliar o objeto e, em casos extremos, fazer com que o mesmo objeto apareça várias vezes na mesma imagem em posições diferentes.
O efeito de lente gravitacional de uma galáxia entre MRG-M0138 e a Terra ampliou a luz daquela galáxia distante por um fator de 30, permitindo que Ellis e colegas reconstruíssem os detalhes intrincados do interior de MRG-M0138.
“Ao combinar os dados do JWST com lentes gravitacionais, podemos perscrutar a zona de influência do buraco negro, onde a sua gravidade acelera as estrelas,” disse Andrew Newman da Carnegie Science em Pasadena, Califórnia. “Esta é uma das melhores técnicas para pesar um buraco negro, por isso estávamos entusiasmados em estendê-la a épocas muito anteriores da história cósmica.”
Além de examinar este buraco negro adormecido, a equipa também determinou que o MRG-M0138 está adormecido, o que significa que já não está a formar novas estrelas. Pode ser o resultado de um buraco negro supermassivo que passou por um frenesi frenético no início de sua história, quando apareceu como um quasar em chamas no coração de um AGN. A energia libertada durante esta fase será proveniente do MRG-M0138, empurrando o gás e a poeira para longe do buraco negro, completando a sua fase de alimentação. Isso esgotaria a galáxia de matéria-prima para a formação de estrelas e diminuiria sua taxa de nascimento de estrelas.
Isto significa que com estas observações e mais dados passivos de buracos negros supermassivos do JWST, os cientistas podem compreender melhor a relação entre o crescimento de galáxias e o crescimento de buracos negros supermassivos, bem como o papel que estes titãs cósmicos desempenham no corte da formação estelar nas suas galáxias hospedeiras.
O estudo do painel foi publicado na quinta-feira (4 de junho). Ciência.
