Olhando profundamente para a infância do Universo, o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul confirmou recentemente a descoberta do quasar mais brilhante e de crescimento mais rápido. Quasares são objetos luminosos no céu noturno alimentados por gás que cai em um grande buraco negro no centro de uma galáxia.



A descoberta deste objeto recorde foi bastante fascinante. Mas outro aspecto crucial do anúncio é que ele levanta grandes questões sobre a formação de galáxias no universo primitivo. Em particular, continua a ser intrigante como é que este quasar, que existiu menos de dois mil milhões de anos após o Big Bang, pôde ter crescido tanto e tão rapidamente. Investigar este enigma poderia até levar a repensar a forma como as galáxias surgiram.

Os buracos negros, os objetos mais densos do universo, recebem esse nome porque sua atração gravitacional é tão incrivelmente forte que nem mesmo a luz consegue escapar de seu alcance. Como então um buraco negro pode ser a origem de uma fonte de luz tão intensa?

Bem, em algumas galáxias, onde o buraco negro é suficientemente grande, a matéria está a ser atraída a uma taxa ferozmente elevada. À medida que avança, colisões violentas entre gases, poeira e estrelas resultam na emissão de enormes quantidades de energia luminosa. Quanto maior o buraco negro, mais violentas serão as colisões e mais luz será emitida.

O quasar que foi objeto do último estudo, conhecido como J0529-4351, tem massa equivalente a 17 bilhões de sóis e é incrivelmente grande. Há um disco espiralado de matéria que se estende por uma largura de sete anos-luz no centro da galáxia e o buraco negro está crescendo ao acumular (acumular) essa matéria. A largura do disco é comparável à distância entre a Terra e o próximo sistema estelar mais próximo, Alpha Centauri.

Escondido à vista de todos

O buraco negro está a crescer rapidamente, consumindo uma quantidade recorde de massa, equivalente a um sol por dia. Esse intenso acúmulo de matéria libera uma quantidade de energia radiativa equivalente a um quatrilhão (mil trilhões) de sóis.

Isto levanta a questão de por que razão um objeto tão brilhante só recentemente foi identificado no céu noturno, apesar de décadas de observações astronómicas. Acontece que este quasar sorrateiro estava escondido à vista de todos.

Apesar da sua luminosidade surpreendente, J0529-4351 está muito distante, o que significa que se mistura perfeitamente com um mar de estrelas mais fracas que se encontram muito mais perto da Terra. Na verdade, este quasar está tão distante que a luz que emite demora uns impressionantes 12 mil milhões de anos a chegar até nós aqui na Terra.

A idade do universo é de cerca de 13,7 bilhões de anos. Portanto, este quasar existiu apenas 1,7 mil milhões de anos após o Big Bang, no início do Universo.

A expansão do universo após o Big Bang é o que nos permite medir a distância e, portanto, a idade deste quasar. Uma fórmula simples conhecida há muito tempo, chamada lei de Hubble, afirma que saber a velocidade com que um objeto está se afastando de nós nos permite calcular a que distância ele está.

As colisões que ocorrem à medida que a matéria espirala para dentro do buraco negro deste quasar elevam-no a temperaturas escaldantes de 10.000°C. Nessas condições, os átomos do sistema emitem um espectro de luz característico.

Estas frequências discretas de luz formam uma espécie de código de barras que os astrónomos podem usar para identificar as composições elementares de objetos no céu noturno. À medida que um objeto que emite luz se afasta de nós, a frequência dessa luz observada sofre uma mudança, da mesma forma que a frequência sonora de uma sirene de ambulância muda dependendo se ela está se aproximando ou se afastando de você.

Esta mudança observada em objetos astronômicos é conhecida como desvio para o vermelho. Isto, juntamente com a Lei de Hubble, permitiu que a idade e a distância (ambas as propriedades estão ligadas na cosmologia) de J0529-4351 fossem confirmadas.

Este farol brilhante do Universo primitivo levantou uma questão importante que confunde os astrónomos:como é que este buraco negro, num período de tempo relativamente curto, se transformou tão rapidamente num objecto tão massivo? Segundo modelos bem aceitos do universo primitivo, deveria ter levado mais tempo para que ele crescesse até esse tamanho.

Além do mais, ao ajustar os modelos de inteligência artificial (IA) usados ​​para varrer os dados do telescópio em busca desses objetos incomuns, mais ainda poderão ser encontrados nos próximos anos. Se se assemelharem a J0529-4351, os físicos precisariam repensar seriamente os seus modelos do universo primitivo e da formação de galáxias.

O buraco negro de crescimento mais rápido já observado será o alvo perfeito para um sistema chamado Gravity+, uma atualização futura de um instrumento do Very Large Telescope chamado interferômetro. Este interferómetro é uma forma engenhosa de combinar dados provenientes dos quatro telescópios separados que constituem o VLT.

O Gravity+ foi projetado para medir com precisão a velocidade de rotação e a massa dos buracos negros diretamente, especialmente aqueles que estão longe da Terra.

Além disso, o Extremely Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, um telescópio refletor de 39 metros de diâmetro, está atualmente em construção no deserto chileno do Atacama. Isto foi projetado para detectar os comprimentos de onda ópticos e do infravermelho próximo característicos de quasares distantes e tornará a identificação e caracterização de tais objetos indescritíveis ainda mais provável no futuro.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.