Cientistas conseguem primeira medição direta da massa de um buraco negro primitivo

Avanço na medição de buracos negros antigos

Um estudo publicado na revista Nature apresenta um marco importante na astronomia: a primeira medição direta da massa de um buraco negro no universo primitivo. A equipe de pesquisa, na qual participa o Centro de Astrobiologia (CAB, CSIC-INTA) da Espanha, utilizou dados do telescópio espacial James Webb para analisar o objeto celeste Abell2744-QSO1.

Descoberta sobre os misteriosos pontos vermelhos

Nas suas primeiras operações científicas, o James Webb identificou objetos denominados 'pontos vermelhos distantes' (LRDs, pelas suas siglas em inglês), sobre os quais existia debate na comunidade científica acerca de sua natureza: se se tratava de galáxias muito empoeiradas repletas de estrelas ou objetos que ocultavam buracos negros devorando matéria.

O objeto Abell2744-QSO1 pode ser considerado um protótipo representativo destes LRDs. O estudo fornece evidência sólida de que, neste caso, o ponto vermelho é dominado por um buraco negro supermassivo.

Medição direta da massa

A equipe determinou de forma direta a massa do buraco negro primitivo, uma conquista que se alcança pela primeira vez neste contexto. Anteriormente, todas as medições deste tipo em épocas primitivas do universo eram indiretas, baseadas em suposições e calibrações de galáxias próximas, cuja validade para os primeiros tempos cósmicos era incerta.

O buraco negro estudado possui uma massa equivalente a 50 milhões de massas solares, o que representa dois terços da massa total do sistema, enquanto sua galáxia tem muito pouca massa estelar. A modo de comparação, no universo próximo, os buracos negros representam menos de 0,1% da massa de sua galáxia.

Mudança na compreensão sobre a formação cósmica

A teoria clássica sustenta que primeiro se forma a galáxia de estrelas e o buraco negro cresce em seu interior. Porém, QSO1 apresenta um cenário diferente: um buraco negro praticamente construindo uma galáxia a seu redor, o que sugere uma mudança de paradigma na compreensão de como evoluiu o universo primitivo.

Esta característica sugere que nos albores do universo, o buraco negro poderia ter sido o protagonista, nascendo com uma grande massa e, possivelmente, limitando o crescimento das estrelas através de sua energia.

Ambiente quimicamente prístino

O estudo revela que o ambiente de QSO1 é quimicamente quase prístino, com uma presença de metais inferior a 0,5% da do Sol. Dado que estes elementos se formam gradualmente nas estrelas, este dado sugere que houve muito pouca formação estelar anterior, reforçando a ideia de que o buraco negro chegou antes na história cósmica.

Metodologia e tecnologia utilizada

Para medir a massa de forma direta foi necessário rastrear como a gravidade do buraco negro move o gás a seu redor, com uma resolução angular e sensibilidade extremas de um objeto situado a 13 bilhões de anos-luz. Este êxito técnico foi possível graças ao instrumento NIRSpec do telescópio espacial James Webb.