Buraco negro mais antigo já observado surgiu do colapso de nuvem de hidrogênio

O astro de 13,2 bilhões de anos, nascido na infância do Universo, não passou pelo estágio estrela que os buracos negros menores passam. E resolve uma questão de décadas da cosmologia.

Por Bruno Vaiano SEGUIR SEGUINDO
Atualizado em 13 nov 2023, 14h13 - Publicado em 9 nov 2023, 19h10

Ação do disco de acreção do buraco negro. — (NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman/Wikimedia Commons)

Usando dados de dois telescópios da Nasa – o Chandra, que observa raios X, e o James Webb, que vê em infravermelho –, a equipe de Akos Bogdan, do Centro de Astrofísica de Harvard, identificou um buraco negro localizado a 13,2 bilhões de anos-luz de nós.

Trata-se do mais distante (e portanto, mais antigo) buraco negro já observado. Esse monstrinho, localizado na galáxia UHZ1, tem algo entre 10 milhões e 100 milhões de vezes a massa do Sol.

Explicação rápida sobre esse “portanto, mais antigo”: no Universo, quanto mais distante um objeto está de nós, mas antigo ele é, porque sua luz demora para alcançar a Terra. Como o Universo tem 13,7 bilhões de anos de idade, um astro identificado a 13,2 bilhões de anos-luz é muito antigo: surgiu “apenas” 500 milhões de anos após o Big Bang, na infância do cosmos.

Ele é uma evidência importantíssima para confirmar uma hipótese que intriga a cosmologia há décadas: a possibilidade de que alguns buracos negros tenham se formado ainda na infância do Universo a partir do colapso gravitacional nuvens de gás gigantescas, com hidrogênio suficiente para servir de matéria-prima a milhares e milhares de estrelas.

Hoje, o único processo sabidamente capaz de gerar um buraco negro é o colapso de uma estrela de alta massa, em um cataclísma conhecido como supernova. Mas estrelas produzem buracos negros de massa pequena, algumas dezenas de vezes maiores que o Sol. São os buracos de massa estelar, no jargão astronômico.

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Os buracos negros que servem de âncoras gravitacionais para galáxias inteiras (como o famoso M87*, que foi fotografado de maneira inédita em 2019, no famoso clique da rosquinha laranja) tem milhões ou até bilhões de vezes a massa do Sol. E ninguém exatamente por quais mecanismos buraco negro estelar, originalmente tão humilde, poderia se tornar pantegruélico o suficiente para alcançar esse tamanho.

Uma possibilidade é que esses buracos negros supermassivos jamais tenham sido humildes para começo de conversa. Vamos entender.

Originalmente, o Universo era um grande vazio preenchido por 75% hidrogênio e 25% hélio. Essa foi a matéria-prima das estrelas que temos hoje. Elas nascem de uma reação em cadeia gravitacional, em que um hidrogênio se aproxima de outro, que se aproxima de outro…

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Quanto mais hidrogênios se acumulam, mais massiva a bola fica. Maior é sua atração gravitacional. E mais hidrogênios ela atrai, por tabela. Com esse acúmulo, a pressão lá no miolo da bola vai aumentando. Aumenta tando que desencadeia um processo de fusão nuclear, que libera energia e é o motivo das estrelas brilharem. Essa energia, emitida para fora, estabiliza o astro, evitando que ele desabe sob o peso de mais e mais hidrogênio.

É provável que algumas nuvens de hidrogênio sejam tão imensas que não passem pelo estágio estrela, e colapsem diretamente na forma dos buracos negros supermassivos que hoje estão distribuídos no centro das galáxias espirais. O buraco negro da galáxia UHZ1 é, provavelmente, o melhor exemplo desse fenômeno já encontrado. O artigo foi publicado no periódico Nature Astronomy, você pode vê-lo aqui.