Pela primeira vez a luz das estrelas das galáxias Quasar foi detectada no alvorecer do universo

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Pela primeira vez, a luz das estrelas das galáxias Quasar foi
detectada no alvorecer do universo
Imagem JWST do quasar HSC J2236+0032 (esquerda) ampliou para mostrar o quasar (centro) e a luz
da galáxia com o quasar extraído (direita). (Ding, Onoue, Silverman et al.)
Pela primeira vez, a luz das estrelas foi detectada em galáxias queimando intensamente com a fúria de
alimentar buracos negros nos primeiros bilhões de anos da existência do Universo.
É lógico que esses buracos negros supermassivos ativos – conhecidos como quasares – teriam galáxias
ao seu redor. Mas esticado por distâncias tão grandes, qualquer luz estelar dentro deles já foi impossível
de detectar, deixando os astrônomos questionando como objetos tão monstruosos se formam e crescem
em um espaço de tempo tão curto.
Agora, com dados combinados do Telescópio Subaru no Havaí e do Telescópio Espacial James Webb,
uma grande equipe internacional foi capaz de sondar duas galáxias quasar no início do Universo para
aprender mais sobre este tempo misterioso na história de tudo.
A pesquisa foi liderada pelos astrofísicos Xuheng Ding e John Silverman do Instituto Kavli para a Física
e Matemática do Universo (Kavli IPMU) no Japão e Masafusa Onoue do Instituto Kavli de Astronomia e
Astrofísica na China.
“Esta é a primeira vez que vemos galáxias hospedeiras desde tão cedo do Universo. Só é possível
graças às imagens profundas do JWST, que nos permitem modelar e subtrair a luz do quasar para
revelar a galáxia hospedeira”, explica o astrônomo Chien-Hsiu Lee, do W. M. M. (Reuters) - M.
Observatório de Keck.
“Vimos quasares desta idade anteriormente, mas eles eram tão brilhantes que era impossível subtrair
sua luz para revelar a galáxia hospedeira.”
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://keckobservatory.org/ancient-quasars
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Ilustração de um quasar do Universo primitivo. (ESO/M.) O Kornmesser (em inglês)
Os próprios buracos negros não emitem qualquer luz que possamos detectar atualmente. Eles são
famosos por isso, na verdade.
Mas um buraco negro ativo é uma questão ligeiramente diferente. Bem, não o buraco negro; isso ainda é
tão escuro quanto a escuridão fica. É o que está acontecendo no espaço ao seu redor. Um buraco negro
ativo é aquele que tem material suficiente em sua vizinhança para se alimentar. Esse material gira em
torno do buraco negro, aquecido a milhões de graus por fricção e gravidade, para que se ilumina através
do espectro eletromagnético.
Há tanto material girando em torno de um quasar que ele queima positivamente através das eras do
espaço-tempo. É assim que podemos vê-los brilhando no Amanhecer Cósmico, o período que cobre os
primeiros bilhões de anos após o Big Bang. Mesmo lá, eles ainda são relativamente fracos; você nunca
veria um quasar da Aurora Cósmica a olho nu ou um telescópio de quintal, mas nos últimos anos nossos
poderosos telescópios os encontraram em números crescentes.
Isso levantou todos os tipos de questões, tais como: como o colocamos buracos negros supermassivos
tão grandes, tão logo depois do Big Bang? Como são os seus ambientes galácticos? Ainda estamos um
pouco perdidos na primeira pergunta, mas finalmente estamos recebendo respostas no segundo.
As duas galáxias quasares em questão são chamadas HSC J2236+0032 e HSC J2255+0251, e estamos
observando-as cerca de 860 milhões de anos após o Big Bang. Eles foram encontrados em uma
pesquisa feita usando Subaru, com JWST sendo chamado para estudá-los em detalhes mais
detalhados.
Os buracos negros supermassivos nos centros destas duas galáxias quasares são 1,4 mil milhões e 200
milhões de vezes a massa do Sol, respectivamente. Isso permite que restrições sejam colocadas na
https://www.eso.org/public/images/eso1122a/
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://www.colorado.edu/ness/science/cosmic-dawn
https://www.sciencealert.com/big-bang
https://www.sciencealert.com/there-shouldn-t-be-supermassive-black-holes-in-the-early-universe-astronomers-have-just-found-83
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quantidade de luz gerada pela atividade do buraco negro, uma vez que há um limite para a taxa na qual
um buraco negro pode se alimentar.
Os pesquisadores subtraíram esta luz das observações do JWST, que as deixaram com a luz gerada
pelas galáxias hospedeiras: a luz de suas estrelas, brilhando.
Ainda mais do que isso, porém, a luz das galáxias permitiu aos pesquisadores calcular as massas das
galáxias - 130 bilhões e 30 bilhões de massas solares, respectivamente.
Isso é importante porque nos diz algo que não sabíamos sobre as galáxias do Universo primitivo. As
massas de buracos negros supermassivos e suas galáxias no Universo próximo estão ligadas. Se você
conhece a massa de um buraco negro, a massa de uma galáxia ao seu redor pode ser prevista, e vice-
versa, mesmo para pequenas galáxias.
https://youtu.be/SXN4hpv977s
Não sabemos por que isso é, se é alguma propriedade do buraco negro que limita o crescimento de
galáxias além de um certo ponto, ou se galáxias e buracos negros supermassivos crescem juntos, mas
encontrar buracos negros no início do Universo pode nos dar algumas pistas.
J2236+0032 e J2255+0251 foram consistentes com esta razão de massa entre um buraco negro
supermassivo e sua galáxia. Isso sugere que essa relação já estava em vigor quando os primeiros
buracos negros supermassivos nasceram. E dá aos astrônomos um novo ponto de dados para trabalhar
enquanto modelam a evolução do Universo primordial para entender como as coisas se desdobraram
durante o Amanhecer Cósmico.
Se é ou não verdade para todas as galáxias do Universo primitiva ainda estão a ser investigadas. Duas
galáxias não são uma amostra tremendamente grande, então os pesquisadores voltarão para mais. Eles
reservaram mais tempo de observação com o JWST e esperam aprender mais sobre como as primeiras
galáxias se formaram.
https://www.sciencealert.com/the-mass-of-black-holes-is-more-predictable-than-we-thought
https://youtu.be/SXN4hpv977s
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“Observações em andamento do JWST nos darão uma amostra significativamente maior”, escrevem
eles em seu artigo, “permitindo-nos a restringir melhor os modelos para a evolução mútua do buraco
negro e das populações estelares em galáxias”.
A pesquisa foi publicada na Nature.
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06345-5
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06345-5