{"id":7110,"date":"2024-07-02T06:18:09","date_gmt":"2024-07-02T05:18:09","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=7110"},"modified":"2024-07-02T06:18:10","modified_gmt":"2024-07-02T05:18:10","slug":"um-buraco-negro-de-massa-inexplicavel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/07\/02\/um-buraco-negro-de-massa-inexplicavel\/","title":{"rendered":"Um buraco negro de massa inexplic\u00e1vel"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/a>
Impress\u00e3o de artista da brilhante regi\u00e3o em torno de um quasar, numa gal\u00e1xia ativa. O buraco negro supermassivo no centro est\u00e1 rodeado por um disco brilhante de g\u00e1s e poeira. A componente de poeira mais afastada pode obscurecer a vis\u00e3o do interior e brilha predominantemente na gama do infravermelho m\u00e9dio, luz que pode ser analisada pelo Telesc\u00f3pio Espacial James Webb. Um feixe de part\u00edculas altamente energ\u00e9ticas, agrupadas, projeta-se para o espa\u00e7o a partir da vizinhan\u00e7a imediata do buraco negro, perpendicularmente ao disco.\nCr\u00e9dito: T. M\u00fcller\/Instituto Max Planck de Astronomia<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Ao perscrutar os prim\u00f3rdios do Universo com 13,8 mil milh\u00f5es de anos, o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb detetou uma gal\u00e1xia tal como existia apenas 700 milh\u00f5es de anos ap\u00f3s o Big Bang. \u00c9 surpreendente como \u00e9 que o buraco negro no seu centro podia j\u00e1 ter mil milh\u00f5es de vezes a massa do Sol quando o Universo estava ainda na sua inf\u00e2ncia. As observa\u00e7\u00f5es do James Webb foram concebidas para analisar mais de perto o mecanismo de alimenta\u00e7\u00e3o, mas n\u00e3o encontraram nada de extraordin\u00e1rio. Aparentemente, os buracos negros j\u00e1 estavam a crescer de uma forma semelhante \u00e0 atual. Mas o resultado \u00e9 ainda mais significativo: pode mostrar que os astr\u00f3nomos sabem menos sobre a forma\u00e7\u00e3o das gal\u00e1xias do que pensavam. E, no entanto, as medi\u00e7\u00f5es n\u00e3o s\u00e3o de modo algum dececionantes. Pelo contr\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n

Os primeiros mil milh\u00f5es de anos da hist\u00f3ria c\u00f3smica constituem um desafio: os primeiros buracos negros conhecidos nos centros das gal\u00e1xias t\u00eam massas surpreendentemente grandes. Como \u00e9 que se tornaram t\u00e3o massivos, t\u00e3o rapidamente? As novas observa\u00e7\u00f5es aqui descritas fornecem fortes evid\u00eancias contra algumas explica\u00e7\u00f5es propostas, nomeadamente contra um “modo de alimenta\u00e7\u00e3o ultraeficaz” para os primeiros buracos negros.<\/p>\n\n\n\n

Os limites do crescimento de buracos negros supermassivos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

As estrelas e as gal\u00e1xias mudaram enormemente ao longo dos \u00faltimos 13,8 mil milh\u00f5es de anos, o tempo de vida do Universo. As gal\u00e1xias tornaram-se maiores e adquiriram mais massa, quer consumindo o g\u00e1s circundante, quer (ocasionalmente) fundindo-se umas com as outras. Durante muito tempo, os astr\u00f3nomos assumiram que os buracos negros supermassivos nos centros das gal\u00e1xias teriam crescido gradualmente juntamente com as pr\u00f3prias gal\u00e1xias.<\/p>\n\n\n\n

Mas o crescimento dos buracos negros n\u00e3o pode ser arbitrariamente r\u00e1pido. A mat\u00e9ria que cai sobre um buraco negro forma um “disco de acre\u00e7\u00e3o” rodopiante, quente e brilhante. Quando isto acontece em torno de um buraco negro supermassivo, o resultado \u00e9 um n\u00facleo gal\u00e1ctico ativo. Os objetos mais brilhantes, conhecidos como quasares, est\u00e3o entre os objetos astron\u00f3micos mais brilhantes de todo o cosmos. Mas esse brilho limita a quantidade de mat\u00e9ria que pode cair sobre o buraco negro: a luz exerce uma press\u00e3o que pode impedir a entrada de mat\u00e9ria adicional.<\/p>\n\n\n\n

Como \u00e9 que os buracos negros se tornaram t\u00e3o massivos, t\u00e3o rapidamente?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Foi por isso que os astr\u00f3nomos ficaram surpreendidos quando, nos \u00faltimos vinte anos, as observa\u00e7\u00f5es de quasares distantes revelaram buracos negros muito jovens que, no entanto, tinham atingido massas t\u00e3o elevadas como 10 mil milh\u00f5es de massas solares. A luz leva tempo a viajar de um objeto distante at\u00e9 n\u00f3s, pelo que olhar para objetos distantes significa olhar para um passado long\u00ednquo. Vemos os quasares mais distantes conhecidos tal como eram numa \u00e9poca conhecida como “amanhecer c\u00f3smico”, menos de mil milh\u00f5es de anos ap\u00f3s o Big Bang, quando se formaram as primeiras estrelas e gal\u00e1xias.<\/p>\n\n\n\n

Explicar estes primeiros buracos negros massivos \u00e9 um desafio consider\u00e1vel para os atuais modelos de evolu\u00e7\u00e3o das gal\u00e1xias. Ser\u00e1 que os primeiros buracos negros eram muito mais eficientes a acretar g\u00e1s do que os seus hom\u00f3logos atuais? Ou poder\u00e1 a presen\u00e7a da poeira afetar as estimativas de massa dos quasares de tal forma que os investigadores sobrestimam as massas dos primeiros buracos negros? Atualmente est\u00e3o “em cima da mesa” muitas explica\u00e7\u00f5es, mas nenhuma \u00e9 amplamente aceite.<\/p>\n\n\n\n

Um olhar mais atento ao crescimento dos primeiros buracos negros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Decidir qual – se \u00e9 que alguma – das explica\u00e7\u00f5es est\u00e1 correta requer uma imagem mais completa dos quasares do que a que existia anteriormente. Com o advento do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb, e mais concretamente do seu instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument), a capacidade dos astr\u00f3nomos para estudar quasares distantes deu um salto gigantesco. Para medir os espetros de quasares distantes, o MIRI \u00e9 4000 vezes mais sens\u00edvel do que qualquer outro instrumento anterior.<\/p>\n\n\n\n

Instrumentos como o MIRI s\u00e3o constru\u00eddos por cons\u00f3rcios internacionais, com cientistas, engenheiros e t\u00e9cnicos a trabalhar em estreita colabora\u00e7\u00e3o. Naturalmente, um cons\u00f3rcio est\u00e1 muito interessado em testar se o seu instrumento funciona t\u00e3o bem como planeado. Em troca da constru\u00e7\u00e3o do instrumento, os cons\u00f3rcios recebem normalmente uma determinada quantidade de tempo de observa\u00e7\u00e3o. Em 2019, anos antes do lan\u00e7amento do JWST, o Cons\u00f3rcio Europeu MIRI decidiu usar algum desse tempo para observar o que era ent\u00e3o o quasar mais distante conhecido, um objeto que tem a designa\u00e7\u00e3o J1120+0641.<\/p>\n\n\n\n

Observando um dos primeiros buracos negros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Coube \u00e0 Dra. Sarah Bosman a an\u00e1lise das observa\u00e7\u00f5es, investigadora de p\u00f3s-doutoramento no Instituto Max Planck de Astronomia e membro do cons\u00f3rcio europeu MIRI. As contribui\u00e7\u00f5es do instituto para o instrumento MIRI incluem a constru\u00e7\u00e3o de uma s\u00e9rie de importantes pe\u00e7as internas. Foi pedido a Bosman que se juntasse \u00e0 colabora\u00e7\u00e3o MIRI especificamente para trazer conhecimentos especializados sobre a melhor forma de utilizar o instrumento para estudar o Universo primitivo, em particular os primeiros buracos negros supermassivos.<\/p>\n\n\n\n

As observa\u00e7\u00f5es foram efetuadas em janeiro de 2023, durante o primeiro ciclo de observa\u00e7\u00f5es do JWST, e duraram cerca de duas horas e meia. Constituem o primeiro estudo no infravermelho m\u00e9dio de um quasar no per\u00edodo do amanhecer c\u00f3smico, apenas 770 milh\u00f5es de anos ap\u00f3s o Big Bang (desvio para o vermelho z=7). A informa\u00e7\u00e3o n\u00e3o prov\u00e9m de uma imagem, mas de um espetro: a decomposi\u00e7\u00e3o da luz do objeto em componentes de diferentes comprimentos de onda, semelhante a um arco-\u00edris.<\/p>\n\n\n\n

Rastreando poeira e g\u00e1s em r\u00e1pido movimento<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A forma geral do espetro no infravermelho m\u00e9dio codifica as propriedades de um grande toro de poeira que rodeia o disco de acre\u00e7\u00e3o nos quasares t\u00edpicos. Este toro ajuda a guiar a mat\u00e9ria para o disco de acre\u00e7\u00e3o, “alimentando” o buraco negro. As m\u00e1s not\u00edcias para aqueles cuja solu\u00e7\u00e3o preferida para os buracos negros massivos iniciais reside em modos alternativos de crescimento r\u00e1pido: o toro e, por extens\u00e3o, o mecanismo de alimenta\u00e7\u00e3o deste quasar muito antigo, parecem ser os mesmos que os dos seus cong\u00e9neres mais modernos. A \u00fanica diferen\u00e7a \u00e9 aquela que nenhum modelo de crescimento r\u00e1pido dos quasares antigos previa: a temperatura da poeira \u00e9 um pouco mais elevada, cerca de 100 K mais quente do que os 1300 K encontrados para a poeira mais quente em quasares menos distantes.<\/p>\n\n\n\n

A parte de menor comprimento de onda do espetro, dominada pelas emiss\u00f5es do pr\u00f3prio disco de acre\u00e7\u00e3o, mostra que, para n\u00f3s, observadores distantes, a luz do quasar n\u00e3o \u00e9 obscurecida por mais poeira do que o habitual. Os argumentos de que talvez estejamos apenas a sobrestimar as massas dos primeiros buracos negros devido \u00e0 poeira adicional tamb\u00e9m n\u00e3o s\u00e3o a solu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Os primeiros quasares s\u00e3o “chocantemente normais”<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A regi\u00e3o de linhas largas do quasar, onde aglomerados de g\u00e1s orbitam o buraco negro a velocidades pr\u00f3ximas da velocidade da luz – o que permite deduzir a massa do buraco negro e a densidade e ioniza\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria circundante – tamb\u00e9m parece normal. Em quase todas as propriedades que podem ser deduzidas do espetro, J1120+0641 n\u00e3o \u00e9 diferente dos quasares de \u00e9pocas posteriores.<\/p>\n\n\n\n

“No geral, as novas observa\u00e7\u00f5es apenas acrescentam ao mist\u00e9rio: os primeiros quasares eram chocantemente normais. Independentemente dos comprimentos de onda em que os observamos, os quasares s\u00e3o quase id\u00eanticos em todas as \u00e9pocas do Universo”, diz Bosman. Aparentemente, n\u00e3o s\u00f3 os buracos negros supermassivos, mas tamb\u00e9m os seus mecanismos de alimenta\u00e7\u00e3o j\u00e1 estavam completamente “maduros” quando o Universo tinha apenas 5% da sua idade atual. Ao excluir uma s\u00e9rie de solu\u00e7\u00f5es alternativas, os resultados apoiam fortemente a ideia de que os buracos negros supermassivos come\u00e7aram com massas consider\u00e1veis desde o in\u00edcio, em linguagem astron\u00f3mica: que s\u00e3o “primordiais” ou “semeados grandes”. Os buracos negros supermassivos n\u00e3o se formaram a partir de remanescentes de estrelas primitivas, que depois se tornaram massivos muito rapidamente. Devem ter-se formado cedo, com massas iniciais de pelo menos cem mil massas solares, presumivelmente atrav\u00e9s do colapso de nuvens massivas de g\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Instituto Max Planck (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (Nature Astronomy)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
SPACE.com<\/a>
Universe Today<\/a>
PHYSORG<\/a>
Space Daily<\/a>
Newsweek<\/a>
Ars Technica<\/a><\/p>\n\n\n\n

J1120+0641:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Quasar:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Universo:<\/strong>
A expans\u00e3o acelerada do Universo (Wikipedia)<\/a>
Universo (Wikipedia)<\/a>
Lei de Hubble (Wikipedia)<\/a>
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)<\/a>
Idade do Universo (Wikipedia)<\/a>
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)<\/a>
Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)<\/a>
Indicadores de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a>
“Escada” de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a>
Reioniza\u00e7\u00e3o (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

JWST (Telesc\u00f3pio Espacial James Webb):<\/strong>
NASA<\/a>
STScI<\/a>
STScI (website para o p\u00fablico)<\/a>
ESA<\/a>
ESA\/Webb<\/a>
Wikipedia<\/a>
Facebook<\/a>
X\/Twitter<\/a>
Instagram<\/a>
Blog do JWST (NASA)<\/a>
Ciclo 3 GO do Webb (STScI)<\/a>
Ciclo 3 GTO do Webb (STScI)<\/a>
Ciclo 3 DDT do Webb (STScI)<\/a>
NIRISS (NASA)<\/a>
NIRCam (NASA)<\/a>
MIRI (NASA)<\/a>
NIRSpec (NASA)<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Impress\u00e3o de artista da brilhante regi\u00e3o em torno de um quasar, numa gal\u00e1xia ativa. O buraco negro supermassivo no centro est\u00e1 rodeado por um disco brilhante de g\u00e1s e poeira. A componente de poeira mais afastada pode obscurecer a vis\u00e3o do interior e brilha predominantemente na gama do infravermelho m\u00e9dio, luz que pode ser analisada …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7111,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[151,62,16,1],"tags":[192,1780,387,312],"class_list":["post-7110","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","","category-buracos-negros","category-cosmologia","category-sondas-missoes-espaciais","category-telescopios-profissionais","tag-buraco-negro","tag-j11200641","tag-jwst","tag-quasar"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7110","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7110"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7110\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7112,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7110\/revisions\/7112"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7111"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7110"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7110"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7110"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}