Webb desafia teorias sobre buracos negros supermassivos

O James Webb observou uma galáxia cuja luz levou quase 13 bilhões de anos para chegar à Terra, e pode ajudar solucionar um dos mistérios da astronomia: como um buraco negro pode se tornar supermassivo apenas alguns milhões de anos após o Big Bang?

Veja o tamanho de buracos negros supermassivos em relação ao Sol
Despertar de buraco negro supermassivo é visto pela primeira vez

Ao observar a galáxia J1120+0641, os astrônomos viram uma imagem de 12.900 bilhões de anos no passado (época conhecida como universo primitivo) e mediram a massa do buraco negro gigantesco em seu núcleo.

Os resultados em si não são novidade, mas eles não encontraram nenhum mecanismo de alimentação super eficiente do buraco negro. Isso deixou uma pergunta incômoda: como ele cresceu tanto sem uma “super refeição”?

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Cientistas já acham muito difícil entender como buracos negros supermassivos podem existir no universo primitivo. Teoricamente, seria necessário muito mais do que alguns milhões de anos para evoluir tanto, mesmo que se alimentem de muita matéria.

Um quasar como qualquer outro

O núcleo da galáxia J1120+0641 é ativo e brilhante o suficiente para colocá-la na categoria de quasar. Isso significa que seu buraco negro central está devorando alguma matéria, mais especificamente uma grande nuvem de gás e poeira.

Existem muitos quasares como este em todo o universo, vários deles muito mais jovens e próximos da Via Láctea. Seus mecanismos de alimentação de matéria (poeira, gás e, às vezes, estrelas) são os responsáveis pelo aumento de tamanho e massa dos buracos negros.

Porém, esse mecanismo não é eficaz o suficiente para conferir uma “supermassa” a um buraco negro. Os modelos astronômicos mostram que, por meio desse tipo de alimentação, os objetos levariam bem mais que algumas centenas de milhões de anos para evoluir tanto.

Conceito artístico de um quasar; o brilho é causado por plasma prestes a cair no buraco negro (Imagem: Reprodução/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)

Então, os pesquisadores imaginaram que, se os supermassivos do universo primitivo cresceram tanto exclusivamente por meio de alimentação de matéria, o mecanismo teria que ser ultra eficaz, ou seja, diferente do que é observado em quasares já evoluídos.

As expectativas, no entanto, foram contrariadas com a nova descoberta: o mecanismo de alimentação do quasar J1120+0641 é exatamente o mesmo dos demais. Não há nada de especial ali que explique como ele se tornou um buraco negro supermassivo em apenas 770 milhões de anos.

Mas isso pode ser uma boa notícia, se colocado em outra perspectiva: talvez os astrônomos possam eliminar o mecanismo de “alimentação ultra-eficaz” para explicar a evolução dos quasares no universo primitivo.

Existem muitas hipóteses já propostas para explicar o crescimento acelerado dos quasares antigos. Para saber qual delas está correta, os pesquisadores precisam observar muitas amostras — e o James Webb tem sido uma ferramenta crucial para isso — e eliminar uma a uma.

Ao excluir uma várias dessas soluções, os autores do novo estudo suspeitam que uma delas parece mais coerente: os buracos negros supermassivos começaram com pelo menos cem mil massas solares desde o início.