Astrônomos descobriram um buraco negro crescendo rápido demais
Uma equipa internacional de astrónomos liderada por investigadores da Universidade de Waseda e da Universidade de Tohoku identificou um quasar invulgar no Universo primordial que contém um dos buracos negros supermassivos de crescimento mais rápido conhecido pelo seu tamanho. Dados do Telescópio Subaru mostram uma surpreendente mistura de características. O quasar está atraindo matéria a uma taxa excepcionalmente alta, ao mesmo tempo que emite raios X intensos e lança um forte jato de rádio. Muitas teorias existentes sugerem que estas características não deveriam aparecer juntas, tornando este objeto um achado raro e revelador. As observações fornecem uma nova visão sobre como os buracos negros supermassivos podem ter crescido tão rapidamente nos primeiros dias do Universo.
Buracos negros supermassivos, com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a do Sol, residem nos centros da maioria das galáxias. Eles aumentam de tamanho atraindo o gás circundante. À medida que este material espirala para dentro, forma um disco de acreção rotativo e pode energizar uma região compacta de plasma extremamente quente conhecida como coroa (uma fonte chave de raios X). Em alguns casos, o sistema também produz um jato estreito que brilha intensamente em comprimentos de onda de rádio. Quando os buracos negros estão se alimentando ativamente e são extremamente luminosos, eles são conhecidos como quasares. Uma grande questão sem resposta permanece como alguns destes gigantes se tornaram tão massivos tão cedo na história cósmica.
Ultrapassando o limite de crescimento do buraco negro
Uma explicação proposta para o rápido crescimento inicial é o acréscimo de super-Eddington. Em condições normais, a radiação libertada pela queda do material é empurrada para fora, limitando a rapidez com que um buraco negro pode crescer. Este limite teórico é conhecido como limite de Eddington. Certos ambientes extremos, no entanto, podem permitir que os buracos negros excedam este limite por curtos períodos, levando a aumentos muito rápidos de massa.
Para investigar se este tipo de crescimento ocorreu no Universo primordial, os investigadores usaram o espectrógrafo de infravermelho próximo do Telescópio Subaru (MOIRCS). Ao seguir o movimento do gás perto do quasar e analisar a linha de emissão de Mg II (2800 Å), estimaram a massa do buraco negro. Os resultados apontam para um buraco negro supermassivo que existiu há cerca de 12 mil milhões de anos e que está a acumular matéria a cerca de 13 vezes o limite de Eddington, com base em medições de raios-X.
Um quasar que desafia as expectativas
O que diferencia este objeto é como ele se comporta em diferentes comprimentos de onda de luz. Muitos modelos teóricos prevêem que durante o crescimento do super-Eddington, mudanças na estrutura interna do fluxo de acreção deveriam enfraquecer a emissão de raios X e suprimir a atividade do jato. Em vez disso, este quasar permanece brilhante em raios X e, ao mesmo tempo, fortemente radioativo. As descobertas sugerem que o buraco negro está a crescer a um ritmo extremo, mantendo ao mesmo tempo uma coroa ativa e um jato poderoso. Esta combinação incomum aponta para processos físicos que os modelos atuais ainda não explicam completamente.
A equipa sugere que o quasar pode ser observado durante um curto período de transição, possivelmente após um súbito influxo de gás. Neste cenário, um rápido aumento no material disponível leva o buraco negro a um estado super-Eddington. Durante um tempo limitado, tanto a coroa emissora de raios X como o jacto de rádio permanecem altamente energizados antes de o sistema se estabelecer gradualmente num modo de crescimento mais típico.
Se esta interpretação estiver correta, o objeto oferece uma rara oportunidade de estudar o crescimento dos buracos negros à medida que muda ao longo do tempo no Universo primordial, um passo importante para explicar como os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente.
Implicações para a evolução da galáxia
O forte sinal de rádio indica que o jato carrega energia suficiente para afetar o ambiente ao seu redor. Esses jatos podem aquecer ou perturbar o gás dentro da galáxia hospedeira, influenciando potencialmente a formação de estrelas e moldando a forma como as galáxias e os seus buracos negros centrais evoluem em conjunto. A relação entre o crescimento super-Eddington e o feedback impulsionado a jato ainda não é bem compreendida, e este quasar fornece um ponto de referência valioso para testar novas ideias.
A autora principal Sakiko Obuchi (Universidade Washeda) diz:
“Esta descoberta pode aproximar-nos da compreensão de como os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente no Universo primordial. Queremos investigar o que alimenta as emissões invulgarmente fortes de raios-X e rádio, e se objetos semelhantes têm estado escondidos nos dados de pesquisa.”
Os resultados foram publicados como Obuchi et al. “Descoberta de um quasar radio-alto luminoso de raios X em z = 3,4: uma possível fase transicional de Super-Eddington” no Jornal Astrofísico em 21 de janeiro de 2026.
A pesquisa foi apoiada por Grants-in-Aid for Scientific Research (Grant Nos. 25K01043, 23K13154, 22H00157), pelo Programa JST FOREST (JPMJFR2466) e por uma bolsa de pesquisa da Fundação Inamori.
O Telescópio Subaru é um grande observatório óptico-infravermelho operado pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão, Institutos Nacionais de Ciências Naturais, com o apoio do Projeto MEXT para Promover Grandes Fronteiras Científicas. A equipe reconhece e respeita o significado cultural, histórico e natural de Maunakea no Havaí, de onde essas observações foram feitas.
Share this content:
Publicar comentário