Cientistas descobriram um buraco negro se expandindo de forma acelerada.
Uma equipe internacional de astrônomos liderada por pesquisadores da Universidade Waseda e da Universidade de Tohoku identificou um quasar incomum no início do Universo que contém um dos buracos negros supermassivos de crescimento mais rápido conhecidos para seu tamanho. Dados do Telescópio Subaru mostram uma combinação surpreendente de características. O quasar está atraindo matéria a…
Uma equipe internacional de astrônomos liderada por pesquisadores da Universidade Waseda e da Universidade de Tohoku identificou um quasar incomum no início do Universo que contém um dos buracos negros supermassivos de crescimento mais rápido conhecidos para seu tamanho. Dados do Telescópio Subaru mostram uma combinação surpreendente de características. O quasar está atraindo matéria a uma taxa excepcionalmente alta, enquanto também emite raios-X intensos e lança um forte jato de rádio. Muitas teorias existentes sugerem que essas características não deveriam aparecer juntas, tornando esse objeto uma descoberta rara e reveladora. As observações fornecem novas insights sobre como buracos negros supermassivos podem ter crescido tão rapidamente nos primeiros dias do Universo.
Buracos negros supermassivos, com massas variando de milhões a bilhões de vezes a do Sol, residem nos centros da maioria das galáxias. Eles aumentam de tamanho ao atrair gás circundante. À medida que esse material espirala para dentro, forma um disco de acreção em rotação e pode energizar uma região compacta de plasma extremamente quente conhecida como corona (uma fonte chave de raios-X). Em alguns casos, o sistema também produz um jato estreito que brilha intensamente em comprimentos de onda de rádio. Quando os buracos negros estão ativamente se alimentando e são extremamente luminosos, eles são conhecidos como quasares. Uma grande questão sem resposta permanece sobre como alguns desses gigantes se tornaram tão massivos tão cedo na história cósmica.
Superando o Limite de Crescimento do Buraco Negro
Uma explicação proposta para o crescimento rápido no início é a acreção super-Eddington. Sob condições padrão, a radiação liberada pelo material em queda empurra para fora, limitando quão rápido um buraco negro pode crescer. Este limite teórico é conhecido como limite de Eddington. No entanto, certos ambientes extremos podem permitir que os buracos negros superem esse limite por períodos curtos, levando a aumentos muito rápidos de massa.
Para investigar se esse tipo de crescimento ocorreu no início do Universo, os pesquisadores utilizaram o espectrógrafo de infravermelho próximo do Telescópio Subaru (MOIRCS). Ao rastrear o movimento do gás próximo ao quasar e analisar a linha de emissão Mg II (2800 Å), eles estimaram a massa do buraco negro. Os resultados apontam para um buraco negro supermassivo que existiu há cerca de 12 bilhões de anos e está acrecionando matéria a aproximadamente 13 vezes o limite de Eddington, com base em medições de raios-X.
Um Quasar que Desafia Expectativas
O que diferencia esse objeto é como ele se comporta através de diferentes comprimentos de onda de luz. Muitos modelos teóricos preveem que, durante o crescimento super-Eddington, mudanças na estrutura interna do fluxo de acreção deveriam enfraquecer a emissão de raios-X e suprimir a atividade do jato. Em vez disso, esse quasar permanece brilhante em raios-X e é fortemente ativo em rádio ao mesmo tempo. As descobertas sugerem que o buraco negro está crescendo em um ritmo extremo, mantendo ainda uma corona ativa e um jato poderoso. Essa combinação incomum aponta para processos físicos que os modelos atuais ainda não explicam completamente.
A equipe sugere que o quasar pode estar sendo observado durante um curto período de transição, possivelmente após uma súbita influxo de gás. Nesse cenário, um aumento rápido da matéria disponível impulsiona o buraco negro a um estado super-Eddington. Por um tempo limitado, tanto a corona emissora de raios-X quanto o jato de rádio permanecem altamente energizados antes que o sistema gradualmente se estabilize em um modo de crescimento mais típico.
Se essa interpretação estiver correta, o objeto oferece uma rara oportunidade de estudar o crescimento de buracos negros enquanto ele muda ao longo do tempo no início do Universo, um passo importante para explicar como os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente.
Implicações para a Evolução das Galáxias
O forte sinal de rádio indica que o jato transporta energia suficiente para afetar seu entorno. Esses jatos podem aquecer ou desestabilizar o gás dentro da galáxia hospedeira, potencialmente influenciando a formação de estrelas e moldando como as galáxias e seus buracos negros centrais evoluem juntos. A relação entre crescimento super-Eddington e feedback impulsionado por jatos ainda não é bem compreendida, e esse quasar fornece um ponto de referência valioso para testar novas ideias.
A autora principal, Sakiko Obuchi (Universidade Waseda), diz:
“Essa descoberta pode nos aproximar de entender como os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente no início do Universo. Queremos investigar o que alimenta as emissões de raios-X e rádio incomumente fortes, e se objetos similares têm permanecido ocultos nos dados de pesquisa.”
As descobertas foram publicadas como Obuchi et al. “Descoberta de um Quasar Luminosa em Raios-X e Barulhenta em Rádio em z = 3,4: Uma Possível Fase de Transição Super-Eddington” no Journal Astrophysical em 21 de janeiro de 2026.
A pesquisa foi apoiada por subsídios para pesquisa científica (Nºs de Subsídio 25K01043, 23K13154, 22H00157), pelo Programa JST FOREST (JPMJFR2466) e por uma bolsa de pesquisa da Fundação Inamori.
O Telescópio Subaru é um grande observatório óptico-infravermelho operado pelo Observatório Nacional Astronômico do Japão, Institutos Nacionais de Ciências Naturais, com apoio do Projeto MEXT para Promover Grandes Fronteiras Científicas. A equipe reconhece e respeita a importância cultural, histórica e natural de Maunakea no Havai, de onde essas observações foram feitas.
