Um misterioso buraco negro no início dos tempos pesando 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.

Sabemos sobre a galáxia e seu buraco negro lotado há mais de uma década, e os cientistas têm ideias sobre como ela surgiu. Agora, anotações podem ser feitas usando JWST Você invalidou um desses conceitos. Ao que tudo indica, J1120+0641 parece “chocantemente normal”, deixando em aberto explicações mais exóticas para o aumento de peso do buraco negro.

J1120+0641 detectado Foi anunciado em 2011Durante vários anos, permaneceu como a galáxia quasar mais distante conhecida. Já se passaram alguns bons anos, na verdade. Tanto quanto sabemos, J1120+0641 era uma galáxia anómala e uma possível explicação para o seu tamanho permanece obscura.

Galáxias quasar são galáxias que contêm um buraco negro supermassivo central que se alimenta a uma taxa enorme. Está rodeado por uma enorme nuvem de gás e poeira, que o absorve o mais rápido possível. O atrito e a gravidade ao redor do buraco negro aquecem o material, fazendo-o brilhar 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 afasta a matéria 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 material 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 assim como os encontramos em maior número, existem outros grandes buracos negros à espreita no início do universo.

Para procurar sinais de superacreção de Eddington, os astrônomos precisavam de dados com resolução suficiente para realizar uma análise detalhada da luz da galáxia, procurando assinaturas associadas a processos extremos. É por isso que precisávamos do Telescópio Espacial James Webb (JWST), 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 estes buracos negros gigantes é que o excesso de poeira estava a fazer com que os astrónomos sobrestimassem as suas massas. No entanto, também não há indicação de poeira adicional.

Isto significa que J1120+0641 é o que parece: uma galáxia quasar bastante comum, com um buraco negro que não absorve material a taxas muito elevadas. O buraco negro, e a forma como se alimenta, estava relativamente maduro 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.

A outra explicação principal é que, para começar, os buracos negros se formaram a partir de “sementes” muito grandes. Em vez de um processo lento e gradual a partir de algo do tamanho de uma estrela, esta teoria propõe que os buracos negros se formam a partir do colapso de aglomerados de matéria ou mesmo de estrelas muito massivas, centenas de milhares de vezes a massa do Sol, dando ao seu tamanho uma cabeça. começar.

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 natural.