O Observatório de Raios-X Chandra da NASA obteve evidências definitivas de que um quasar distante se formou menos de um bilhão de anos após o Big Bang conter um buraco negro supermassivo adulto que gera energia à taxa de vinte trilhões de sóis. A existência de buracos negros tão maciços nesta época inicial do Universo desafia as teorias da formação de galáxias e buracos negros supermassivos.
Os astrônomos Daniel Schwartz e Shanil Virani, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em Cambridge, MA, observaram o quasar, conhecido como SDSSp J1306, que fica a 12,7 bilhões de anos-luz de distância. Como o Universo tem 13,7 bilhões de anos, vemos o quasar como se fosse um bilhão de anos após o Big Bang. Eles descobriram que a distribuição de raios-X com energia, ou espectro de raios-X, é indistinguível da distribuição de quasares mais antigos e próximos. Da mesma forma, o brilho relativo nos comprimentos de onda ópticos e de raios X do SDSSp J1306 foi semelhante ao do grupo de quasares nas proximidades. Observações ópticas sugerem que a massa do buraco negro é de cerca de um bilhão de massas solares.
A evidência de outro buraco negro supermassivo da época anterior foi publicada anteriormente por uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Reino Unido usando o satélite de raios-X XMM-Newton. Eles observaram o quasar SDSSp J1030 a uma distância de 12,8 bilhões de anos-luz e encontraram essencialmente o mesmo resultado para o espectro de raios-X que os cientistas do Smithsonian encontraram para o SDSSp J1306. A localização precisa e o espectro de Chandra para o SDSSp J1306 com quase as mesmas propriedades eliminam qualquer incerteza persistente de que existem buracos negros supermassivos precoces.
"Esses dois resultados parecem indicar que a maneira como os buracos negros supermassivos produzem raios-X permaneceu essencialmente a mesma desde uma data muito antiga no Universo", disse Schwartz. "Isso implica que o mecanismo central do buraco negro em uma galáxia massiva foi formado logo após o Big Bang".
Existe um consenso geral entre os astrônomos de que a radiação X da vizinhança de buracos negros supermassivos é produzida quando o gás é puxado em direção a um buraco negro e aquecido a temperaturas que variam de milhões a bilhões de graus. A maior parte do gás infalível está concentrada em um disco de rotação rápida, cuja parte interna possui uma atmosfera quente ou uma coroa onde as temperaturas podem subir bilhões de graus.
Embora a geometria precisa e os detalhes da produção de raios X não sejam conhecidos, as observações de numerosos quasares, ou buracos negros supermassivos, mostraram que muitos deles têm espectros de raios X muito semelhantes, especialmente com altas energias de raios X. Isso sugere que a geometria e o mecanismo básicos são os mesmos para esses objetos.
A notável semelhança dos espectros de raios X dos buracos negros supermassivos jovens com os dos buracos muito mais antigos significa que os buracos negros supermassivos e seus discos de acúmulo já estavam em vigor menos de um bilhão de anos após o Big Bang. Uma possibilidade é que milhões de 100 buracos negros de massa solar se formem a partir do colapso de estrelas massivas na galáxia jovem e, posteriormente, construam um buraco negro de massa de bilhões de solares no centro da galáxia através de fusões e acúmulo de gás.
Para responder à pergunta de como e quando os buracos negros supermassivos foram formados, os astrônomos planejam usar as exposições muito profundas do Chandra e outras pesquisas para identificar e estudar quasares em idades ainda mais precoces.
O artigo de Schwartz e Virani sobre o SDSSp J1306 foi publicado na edição de 1 de novembro de 2004 do The Astrophysical Journal. O artigo de Duncan Farrah e colegas sobre o SDSS J1030 foi publicado na edição de 10 de agosto de 2004 do The Astrophysical Journal.
Chandra observou o J1306 com seu instrumento Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) por aproximadamente 33 horas em novembro de 2003. O Marshall Space Flight Center da NASA, Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra do Office of Space Science da NASA, Washington. Northrop Grumman, de Redondo Beach, Califórnia, anteriormente TRW, Inc., foi a principal contratada de desenvolvimento do observatório. O Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas e de vôo do Chandra X-ray Center em Cambridge, Massachusetts.
Informações e imagens adicionais estão disponíveis em:
http://chandra.harvard.edu e http://chandra.nasa.gov
Fonte original: Chandra News Release
