Astrônomos detectam pela 1ª vez luz de estrelas de galáxias quasares no alvorecer do Universo

Pela primeira vez, a luz das estrelas foi detectada em galáxias queimando intensamente ao redor de buracos negros supermassivos no primeiro bilhão de anos de existência do Universo.

De acordo com a Science Alert, em estudo publicado na revista Nature, buracos negros supermassivos ativos – conhecidos como quasares – teriam galáxias ao seu redor. Mas estendidos por distâncias tão grandes, qualquer luz estelar dentro deles era anteriormente impossível de detectar, deixando os astrônomos questionando como tais objetos monstruosos se formam e cresceram em um espaço de tempo tão curto.

Agora, com dados combinados do Telescópio Subaru no Havaí e do Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês), uma grande equipe internacional conseguiu sondar duas galáxias quasares no início do Universo para aprender mais sobre esse momento misterioso na história da existência.

"Esta é a primeira vez que vimos galáxias hospedeiras de uma idade tão precoce do Universo. Isso 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 do Observatório W. M. Keck, Chien-Hsiu Lee.

A imagem com menos zoom (E), a imagem do quasar (C) e a imagem da galáxia hospedeira depois de subtrair a luz do quasar (D). A escala da imagem em anos-luz é indicada em cada painel

© Foto / Ding, Onoue, Silverman, et al.

Buracos negros não emitem nenhuma luz que possamos detectar, mas um buraco negro ativo é um assunto ligeiramente diferente porque é possível discernir a luz da energia liberada a partir do 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, de modo que se ilumina em todo o espectro eletromagnético.

Há tanto material girando em torno de um quasar que ele brilha positivamente através das eras do espaço-tempo. É assim que podemos vê-los brilhando na Aurora Cósmica, o período que abrange o primeiro bilhão de anos após o Big Bang, e graças à tecnologia de hoje, é possível encontrar tais quasares em números crescentes.

Denominadas HSC J2236+0032 e HSC J2255+0251, as duas galáxias quasares foram observadas a aproximadamente 860 milhões de anos após o Big Bang.

Os buracos negros supermassivos nos centros dessas duas galáxias quasares têm 1,4 bilhão e 200 milhões de vezes a massa do Sol, respectivamente. Isso permite que restrições sejam colocadas na quantidade de luz gerada pela atividade do buraco negro, já que há um limite para a taxa na qual um objeto celeste desta natureza pode se alimentar.

O estudo, no entanto, revela algo fundamental para futuras pesquisas, que as massas de buracos negros supermassivos e suas galáxias no Universo próximo estão ligadas, ou seja, se você conhece a massa de um buraco negro, a massa de uma galáxia ao seu redor pode ser prevista e vice-versa, o mesmo valendo para galáxias pequenas.

Apesar de a ciência ainda não saber precisar se é alguma propriedade do buraco negro que limita o crescimento das galáxias além de certo ponto, ou se as galáxias e os buracos negros supermassivos crescem juntos, encontrar tais objetos celestes no início do Universo pode nos dar algumas pistas.

Como obtemos buracos negros supermassivos tão grandes, logo após o Big Bang e como são seus ambientes galácticos, não sabemos ao certo. Mas finalmente estamos obtendo respostas sobre o ambiente galáctico graças ao mais novo estudo liderado pelos astrofísicos Xuheng Ding e John Silverman do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo no Japão e Masafusa Onoue do Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica na China.