Este buraco negro está comendo coisas mais de 40 vezes o limite teórico: WebCuriosos

Um buraco negro supermassivo no Universo primitivo é o mais voraz do seu tipo que já vimos.

Ele está situado no meio de uma galáxia chamada LID-568, vista apenas 1,5 bilhão de anos após o Big Bang, parecendo consumir material a uma taxa impressionante de mais de 40 vezes o máximo teórico conhecido como limite de Eddington.

Nunca vimos nada parecido – e é uma descoberta que pode ajudar-nos a desvendar um dos maiores mistérios do Universo primitivo: como os buracos negros supermassivos se tornam tão incrivelmente massivos num período tão curto de tempo após o Big Bang.

“Este buraco negro está em festa” diz a astrônoma Julia Scharwächter do Observatório Gemini e NOIRLab da NSF. “Este caso extremo mostra que um mecanismo de alimentação rápida acima do limite de Eddington é uma das possíveis explicações para a razão pela qual vemos estes buracos negros muito pesados ​​tão cedo no Universo.”

O limite de Eddington é uma consequência natural do processo de alimentação do buraco negro. Quando um buraco negro acumula ativamente grandes quantidades de material, esse material não cai diretamente no poço gravitacional, mas primeiro gira como água circulando por um ralo, com apenas o material na borda interna do disco cruzando o horizonte para o buraco negro. .

A incrível quantidade de atrito e gravidade aquece este disco de material a temperaturas extremamente altas, fazendo com que ele brilhe com luz. Mas o problema da luz é que ela exerce uma forma de pressão.

Um único fóton não fará muito, mas o brilho de um disco de acreção de um buraco negro supermassivo ativo é outra questão. A certa altura, a pressão externa da radiação corresponde à atração gravitacional interna do buraco negro, impedindo que o material se aproxime. Esse é o limite de Eddington.

É possível quebrar o limite de acréscimo de Eddington. É conhecido como acréscimo super-Eddingtondurante o qual o buraco negro fica totalmente confuso, sugando o máximo de massa que pode antes que a pressão da radiação assuma o controle. Esta é uma das maneiras pelas quais os astrônomos acreditam que os buracos negros supermassivos no início dos tempos poderiam atingir massas que desafiam uma explicação fácil.

Liderada pelo astrônomo Hyewon Suh do Observatório Gemini e pelo NOIRLab da NSF, uma equipe de pesquisadores usou o JWST para fazer observações de acompanhamento de um punhado de galáxias identificadas pelo Observatório de Raios X Chandra que eram brilhantes em raios X, mas fracas em outros comprimentos de onda.

Quando chegaram ao LID-568, tiveram dificuldade em identificar a sua distância no espaço-tempo. A galáxia era muito tênue e muito difícil de ver; mas, usando o espectrógrafo de campo integral no JWST Instrumento NIRSpeca equipe localizou a posição exata da galáxia.

A localização distante do LID-568 é surpreendente. Embora o objeto seja fraco devido à nossa posição no Universo, a sua distância significa que deve ser incrivelmente intrinsecamente brilhante. Observações detalhadas reveladas saídas poderosas do buraco negro supermassivo, uma assinatura de acreção à medida que parte do material é desviado e lançado no espaço.

Uma análise meticulosa dos dados revelou que o buraco negro supermassivo é relativamente pequeno, no que diz respeito aos buracos negros supermassivos; apenas 7,2 milhões de vezes a massa do Sol. E a quantidade de luz produzida pelo material ao redor do disco era muito, muito maior do que um buraco negro com esta massa deveria ser capaz de produzir. Sugere uma taxa de acréscimo cerca de 40 vezes superior ao limite de Eddington.

Nesse ritmo, o período de acréscimo do super-Eddington deve ser extremamente breve, o que significa que Suh e sua equipe tiveram muita sorte em capturá-lo em ação. E esperamos que o LID-568 se torne um alvo de observação popular para cientistas de buracos negros, permitindo-nos um raro vislumbre dos processos de super-Eddington.

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Por sua vez, isto poderia ajudar-nos a compreender o Universo primordial. Há evidências que sugerem que os primeiros buracos negros supermassivos se formaram não a partir de estrelas em colapso como as conhecemos, mas de estrelas enormes e enormes aglomerados de gás, que colapsaram diretamente sob a ação da gravidade. Isto lhes daria uma vantagem inicial no seu caminho para se tornarem os buracos negros gigantes que vemos hoje no Universo. Explosões de acréscimo de super-Eddington podem ser outra peça do quebra-cabeça.

“A descoberta de um buraco negro de acreção super-Eddington sugere que uma porção significativa do crescimento de massa pode ocorrer durante um único episódio de alimentação rápida,” Suh diz“independentemente de o buraco negro ter se originado de uma semente leve ou pesada.”

A pesquisa foi publicada em Astronomia da Natureza.