Quando nasceram e evoluíram os primeiros buracos negros supermassivos no Universo?

Quasar: um buraco negro supermassivo em atividade. Crédito © NASA Education and Public Outreach / Aurore Simonnet

Astrônomos da Universidade de Tel Aviv (TAU) identificaram quando ocorreu a era cósmica dos primeiros buracos negros de crescimento rápido, dentro da história do Universo.

Em geral, as galáxias no Universo, incluindo a Via Láctea, hospedam buracos negros supermassivos, que variam em massa desde um milhão até 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol. Para encontrá-los, os astrônomos procuram por enormes quantidades de radiação emitidas pelo gás que cai em tais objetos durante o períodos em que os buracos negros permanecem “ativos”, ou seja, sofrendo acresção de matéria. Os cientistas julgam que é o gás que cai nos buracos negros supermassivos o principal responsável pelo seu crescimento efetivo.

Mais cedo do que se pensava…

Agora, uma equipe de astrônomos da Universidade de Tel Aviv, incluindo o professor Hagai Hetzer e o pesquisador e seu aluno Benny Trakhtenbrot, determinou que a era primordial do crescimento rápido de buracos negros, ocorreu quando o Universo tinha apenas 1,2 bilhões anos, contrariando as teorias anteriores que estipulavam que esta era ocorreu entre 2 a 4 bilhões de anos. Os cientistas descobriram também que este crescimento inicial se deu em taxas ultra rápidas.

A nova pesquisa se baseou em observações a partir de alguns dos maiores telescópios terrestres no mundo: o Gemini North, no topo do monte Mauna Kea, no Havaí e o VLT (Very Large Telescope Array), em Cerro Paranal, deserto de Atacama, Chile.

Um Buraco Negro Supermassivo ativo no centro de sua galáxia, o disco de acresção e os jatos polares relativísticos. Crédito: JPL/Caltech

Quanto mais antigos, mais rapidamente os buracos negros supermassivos crescem

Os dados obtidos com os dispositivos avançados desses telescópios mostraram que os buracos negros que estavam ativos quando o Universo tinha 12 bilhões de anos eram cerca de dez vezes menos massivos que a maioria dos buracos negros observados posteriormente. Entretanto, estes objetos estavam crescendo em ritmo muito mais rápido. A taxa de crescimento medida permitiu aos astrônomos estimarem que aconteceu com esses objetos ao longo do tempo, bem antes e depois desta era.

Buraco negro supermassivo absorvendo matéria. Crédito: Dana Berry

A equipe descobriu que os primeiros buracos negros, as sementes que iniciaram todo este processo de crescimento quando o Universo tinha apenas 100 milhões de anos, tinham massas de apenas 100 a 1.000 vezes a do Sol. Tais buracos negros podem estar relacionados com as primeiras estrelas do Universo. Os pesquisadores também descobriram que a era subseqüente de rápido crescimento, iniciada após os primeiros 1,2 bilhões de anos, durou apenas cerca de 100 a 200 milhões de anos.

Este novo estudo é o ápice de um projeto de sete anos na Universidade de Tel Aviv (TAU) concebido para acompanhar a evolução dos buracos negros supermassivos e os  comparar com a evolução das galáxias nas quais esses objetos residem.

O projeto também contou com a participação do Prof. Ohad Shemmer da Universidade de North Texas e da Prof. Paulina Lira, da Universidade do Chile. Os resultados foram publicados em um artigo do Astrophysical Journal.

Fontes

TAU: When the Black Hole Was Born

EurekAlert!: When the Black Hole Was Born

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