Cientistas descobrem buraco negro mais distante já registrado

A distância é tão grande que o buraco negro pode ser considerado uma relíquia do cosmos primitivo: os sinais que ele emite viajam na velocidade da luz e levam 13 bilhões de anos para chegar à Terra e o Universo teve origem há cerca de 13,7 bilhões de anos. Com isso, o buraco negro é observado atualmente com o aspecto que possuía 690 milhões de anos após o Big Bang.

De acordo com os autores do estudo, publicado nesta quinta-feira 7, na revista científica Nature, é surpreendente que um buraco negro já tivesse um tamanho tão descomunal quando o Universo ainda tinha apenas 5% de sua idade atual.

“Esse buraco negro cresceu muito mais do que nós esperávamos em apenas 690 milhões de anos depois do Big Bang. Isso desafia todas as nossas teorias sobre a formação de buracos negros”, disse um dos autores do estudo, Daniel Stern, do Laboratório de Propulsão de Foguetes da Nasa, em Pasadena, na Califórnia (Estados Unidos).

Os astrônomos combinaram dados do telescópio espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (Wise), da Nasa, com observações feitas a partir da Terra para identificar potenciais objetos distantes. Depois, passaram a acompanhar o objeto com os telescópios Magalhães, do Observatório de Las Campanas, no Chile.

O autor principal da pesquisa, Eduardo Bañados, da Carnegie Institution for Science, em Pasadena, na Califórnia (Estados Unidos), liderou o trabalho de identificação de candidatos entre as centenas de milhões de objetos descobertos pelo Wise, a fim de selecionar quais deles valeria à pena acompanhar com os telescópios Magalhães.

Para que um buraco negro tenha se tornado tão gigantesco no universo primitivo, os astrônomos especulam que ele deve ter encontrado condições especiais que permitiram um crescimento tão rápido. Tais condições, porém, permanecem misteriosas.

O buraco negro descoberto, que está no centro de uma galáxia, devorando avidamente todo o material em seu entorno, está no interior de um quasar e por isso pode ser observado.

Os quasares são objetos astronômicos extremamente distantes que possuem o brilho de uma galáxia com bilhões de estrelas, mas que têm dimensões aparentemente pequenas e que são formados por material que está em processo de ser “engolido” por um buraco negro. À medida que esse material acelera sua queda em direção ao buraco negro, ele esquenta, emitindo uma quantidade de luz tão extraordinária que afasta o material que cai atrás dele.

Pela imensa distância em que os quasares se encontram, a luz emitida por eles leva bilhões de anos para chegar à Terra e, por isso, permitem que os cientistas olhem para o passado e estudem o Universo primitivo. De acordo com os autores da pesquisa, esse quasar é especialmente interessante, porque revela eventos de uma época na qual o Universo era extremamente jovem.

“Os quasares estão entre os objetos celestes mais brilhantes e mais distantes e são cruciais para compreendermos o Universo primitivo”, disse outro dos autores do estudo, Bram Venemans, do Instituto de Astronomia Max Planck, na Alemanha.

O Universo teve origem em uma “sopa” extremamente quente de partículas que rapidamente se espalharam, em um período conhecido como “inflação”. Cerca de 400 mil anos após o Big Bang essas partículas esfriaram e formaram gás hidrogênio. Mas o Universo permaneceu escuro, sem nenhuma fonte luminosa, até que a gravidade condensasse a matéria, formando as primeiras estrelas e galáxias.

A energia liberada por essas estrelas primitivas fez com que o hidrogênio, que havia se tornado neutro, perdesse um elétron, isto é, voltasse a ser ionizado. O gás permaneceu nesse estado desde então. Uma vez que o Universo foi reionizado, os fótons puderam viajar livremente pelo espaço. Nesse ponto, o Universo se tornou transparente para a luz.

Grande parte do hidrogênio em torno do novo quasar descoberto é neutro. Isso significa que o quasar não é apenas o mais distante já registrado, mas é também um exemplo do que podia ser visto antes da reionização do Universo. “Essa foi a última grande transição do Universo e é uma das atuais fronteiras da astrofísica”, disse Bañados.

A distância do quasar é determinada pela unidade que os cientistas chamam de “redshift” (“desvio para o vermelho”, em inglês), que mede o quanto a expansão do Universo estende o comprimento de onda da luz emitida por um corpo celeste distante antes que essa luz chegue à Terra. Quanto maior é o redshift de um objeto, maior é a distância – tanto no espaço como no tempo.

O novo quasar tem redshift de 7.54, com base na detecção de emissões de carbono ionizado da galáxia que abriga o imenso buraco negro. Isso significa que a luz emitida pelo quasar levou mais de 13 bilhões de anos para chegar à Terra. Os cientistas estimam que o céu contenha entre 20 e 100 quasares tão brilhantes e tão distantes como o que foi descoberto.