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Astrônomos descobrem o quasar mais distante até hoje registrado

Impressão de artista do quasar J0313-1806, visto apenas 670 milhões de anos após o Big Bang. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu o quasar que é até agora o mais distante – um monstro cósmico a mais de 13 bilhões de anos-luz da Terra alimentado por um buraco negro supermassivo mais de 1,6 bilhão de vezes mais massivo do que o Sol e mais de 1.000 vezes mais brilhante do que toda a nossa Via Láctea.

O quasar, chamado J0313–1806, é visto quando o Universo tinha apenas 670 milhões de anos e está fornecendo aos astrônomos informações valiosas sobre como as galáxias massivas – e os buracos negros supermassivos nos seus núcleos – se formaram no início do Universo. Os cientistas apresentaram os seus achados na reunião da Sociedade Astronômica Americana, realizada virtualmente, e num artigo científico aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters.

A nova descoberta bate o recorde anterior de distância para um quasar, estabelecido há três anos. As observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile confirmaram a medição da distância com alta precisão.

Os quasares ocorrem quando a poderosa gravidade de um buraco negro supermassivo no núcleo de uma galáxia atrai o material circundante que forma um disco orbital de material superaquecido em torno do buraco negro. O processo liberta uma quantidade enorme de energia, tornando o quasar extremamente brilhante, muitas vezes ofuscando o resto da galáxia.

O buraco negro no centro de J0313-1806 é duas vezes mais massivo do que o recordista anterior, e esse fato fornece aos astrônomos uma pista valiosa sobre estes buracos negros e o seu efeito sobre as galáxias hospedeiras.

“Esta é a primeira evidência de como um buraco negro supermassivo está afetando a galáxia ao seu redor,” disse Feige Wang, do Observatório Steward da Universidade do Arizona e líder da equipe de investigação. “A partir de observações de galáxias menos distantes, sabemos que isto tem que acontecer, mas nunca vimos isto acontecer tão cedo no Universo.”

“Isto indica que, não importa o que façamos, a ‘semente’ deste buraco negro deve ter sido formada por um mecanismo diferente,” disse Xiaohui Fan, também da Universidade do Arizona. “Neste caso, é um mecanismo que envolve grandes quantidades de gás hidrogênio frio e primordial que colapsa diretamente para um buraco negro ‘semente’.”

As observações de J0313-1806 pelo ALMA forneceram detalhes tentadores sobre a galáxia hospedeira do quasar, que está formando novas estrelas a um ritmo 200 vezes maior do que o da Via Láctea. “Esta é uma taxa de formação estelar relativamente alta em galáxias de idade semelhante, e indica que a galáxia hospedeira do quasar está crescendo muito depressa,” disse Jinyi Yang, segunda autora do artigo, também da Universidade do Arizona.

O brilho do quasar indica que o buraco negro está engolindo o equivalente a 25 sóis todos os anos. A energia libertada por essa alimentação rápida, disseram os astrônomos, provavelmente está gerando um poderoso fluxo de gás ionizado que é visto movendo-se a cerca de 20% da velocidade da luz.

Pensa-se que tais fluxos sejam o que contribui, em última análise, para a formação de estrelas na galáxia.

“Achamos que esses buracos negros supermassivos foram a razão pela qual muitas das grandes galáxias pararam de formar estrelas em algum ponto,” disse Fan. “Observamos esta ‘extinção’ em épocas posteriores, mas, até agora, não sabíamos quão cedo este processo tinha começado na história do Universo. Este quasar é a primeira evidência de que a extinção pode ter acontecido em tempos muito antigos.”

Além do ALMA, os astrônomos usaram o telescópio Magellan Baade, de 6,5 metros, o telescópio Gemini Norte e o Observatório W. M. Keck, ambos no Hawaii, e o telescópio Gemini Sul, no Chile.

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