Webb encontra três buracos negros supermassivos ativos em uma mesma galáxia distante

Astrônomos encontraram evidências de três buracos negros supermassivos em plena atividade dentro de uma só galáxia, a J0148-4214, a mais de 12,5 bilhões de anos-luz da Terra. Os dados, do telescópio espacial James Webb, mostram a galáxia como ela era cerca de 1,2 bilhão de anos após o Big Bang (desvio para o vermelho z = 5,02). Segundo o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), é a primeira evidência de três buracos negros ativos numa única galáxia no Universo distante. O estudo, liderado por Hannah Übler, do MPE, saiu na revista Astronomy & Astrophysics (DOI 10.1051/0004-6361/202557419). O texto em que nos baseamos é um comunicado do instituto.

O que foi observado

A equipe usou o espectrógrafo NIRSpec do Webb no modo de espectroscopia de campo integral e uma técnica chamada espectro-astrometria, que acompanha deslocamentos de emissões ao longo da galáxia. Padrões complexos da emissão de hidrogênio no centro foram mais bem explicados por dois buracos negros muito próximos, com separação projetada de cerca de 620 anos-luz. Um terceiro está a cerca de 5.500 anos-luz do centro. As massas estimadas são de cerca de 80 milhões, 600 mil e 2 milhões de vezes a do Sol. O maior não é o que mais se alimenta: o menor dos centrais, de cerca de 600 mil massas solares, acumula matéria mais rápido que o limite de Eddington, o máximo previsto por modelos básicos de crescimento. Sem o detalhe espacial do NIRSpec, os astrônomos provavelmente teriam identificado apenas um dos três.

O que isso sugere

A galáxia tem cerca de 1,3 bilhão de massas solares em estrelas, e os buracos negros representam uma fração significativa disso, segundo Giovanni Mazzolari, também do MPE. O par central deve se fundir nas próximas centenas de milhões de anos, talvez formando um buraco negro mais massivo. Para Übler, o achado sugere que processos do Universo primitivo eram eficientes em juntar buracos negros massivos (tradução livre), e Roberto Maiolino, da Universidade de Cambridge, diz que fusões podem ser um caminho rápido adicional de crescimento (tradução livre). A equipe aponta que outras galáxias distantes podem esconder múltiplos buracos negros ainda não detectados.

Para entender o contexto

Quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo no centro, com milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol. Quando ele engole matéria, o gás em volta brilha intensamente e a galáxia é chamada de ativa. Quando duas galáxias se fundem, seus buracos negros centrais podem formar um par e, com o tempo, se unir.

O telescópio James Webb, que observa em luz infravermelha, permite ver galáxias como eram bem cedo na história do Universo, e por isso muda o que se sabe sobre a formação desses objetos. Encontrar três buracos negros ativos numa só galáxia distante é um caso raro, que ajuda a testar teorias sobre como eles crescem e se fundem.

Termos úteis

• Buraco negro supermassivo: Buraco negro com milhões a bilhões de massas solares, no centro de grandes galáxias.
• Galáxia ativa: Galáxia cujo núcleo brilha muito porque o buraco negro central está consumindo matéria.
• Fusão de galáxias: Encontro e união de duas galáxias, que pode juntar também seus buracos negros.

As ressalvas

Os dois buracos negros centrais não foram vistos como pontos de luz separados: sua existência foi inferida da análise do espectro. As massas, as taxas de acumulação e a massa estelar são estimativas dos pesquisadores. As explicações para a posição do terceiro, que pode ser resto de uma fusão antiga lançado para fora pelo recuo gravitacional, ou estar se deslocando para o centro, são possibilidades não confirmadas. A ilustração desta matéria é artística e não mostra o objeto real.