Astrônomos mediram diretamente a massa de um buraco negro localizado em um enigmático ponto vermelho registrado pelo Telescópio Espacial James Webb. O objeto, publicado na revista Nature, desafia teorias sobre a evolução do universo primordial ao ser 2,5 vezes mais massivo que sua galáxia hospedeira.
O buraco negro, denominado Abell2744-QSO1, possui cerca de 50 milhões de massas solares. As estrelas da galáxia anfitriã somam apenas 20 milhões de massas solares, configurando o buraco negro mais desproporcional já identificado pela ciência.
O estudo foi liderado por Ignas Juodžbalis, doutorando do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge. A equipe utilizou a técnica de espectroastrometria para recuperar informações espaciais abaixo do limite de resolução do telescópio.
O QSO1 pertence à classe dos pequenos pontos vermelhos, objetos compactos observados quando o universo tinha apenas 700 milhões de anos. Nas imagens do James Webb, o objeto aparece triplicado devido à lente gravitacional do aglomerado de galáxias Abell 2744.
Essa lente amplifica o brilho do QSO1 por um fator de seis e distorce sua imagem por um fator de 3,5. Essas condições permitiram uma medição que, em situações normais, estaria além da capacidade dos instrumentos atuais.
O princípio da medição baseia-se no gás em órbita ao redor do buraco negro, que acelera à medida que se aproxima do centro gravitacional. Com o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo do James Webb, a equipe mapeou a emissão de hidrogênio para determinar a velocidade do gás em diferentes distâncias do núcleo.
Modelos de distribuição de massa foram testados para explicar os dados observados. Um modelo de massa pontual, típico de buracos negros, ajustou-se perfeitamente aos resultados, enquanto distribuições estendidas mostraram-se incompatíveis.
A validação independente foi realizada por Cosimo Marconcini, doutorando em astronomia e física pela Universidade de Florença. Ele aplicou uma estrutura tridimensional que modela a dinâmica do gás e os efeitos instrumentais do telescópio, confirmando os resultados.
A medição direta coincidiu com estimativas indiretas anteriores, que indicavam cerca de 40 milhões de massas solares. Isso sugere que métodos indiretos calibrados para o universo local podem ser aplicáveis aos pequenos pontos vermelhos.
Juodžbalis destacou que um único objeto não representa toda uma população, mas a descoberta é promissora. Ele afirmou que não há necessidade de invocar explicações exóticas para entender as propriedades dos pequenos pontos vermelhos.
Cosmologicamente, o QSO1 parece ser uma semente de buraco negro supermassivo em estágios iniciais de crescimento. Essa configuração contraria o modelo canônico, que pressupõe evolução conjunta e gradual entre buracos negros e galáxias.
Os cientistas consideraram duas hipóteses para a origem do QSO1. A primeira envolve buracos negros de colapso direto, formados quando nuvens de gás primordial colapsam sem gerar estrelas. A segunda remete a buracos negros primordiais, surgidos no primeiro segundo após o Big Bang.
Juodžbalis admitiu que os dados atuais não permitem distinguir entre esses cenários. A descoberta reforça o papel do James Webb na investigação do universo primitivo, e a equipe prepara observações complementares para estudar objetos similares.
Leia mais sobre o assunto na livescience.com.
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