Uma pequena mancha de luz vermelha manchada no início do universo poderia representar a primeira evidência direta para um supermassivo buraco negro through de formação.
Em um novo artigo deslumbrante, uma grande equipe internacional liderada pelo astrofísico Ignas Juodžbalis, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, mediu diretamente a massa de um dos misteriosos ‘Little Crimson Dots’ (LRDs) visto pelo JWST na época da reionização, apenas 600 milhões de anos depois do Large Bang.
Os resultados da equipe sugerem que o misterioso brilho chamado QSO1 é um buraco negro com um equivalente em massa a 50 milhões de sóis. Se validado – e isso não é um pequeno se – isso pode ser evidência de primordial buracos negros Isso se formou nos primeiros momentos após o Large Bang.
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“Independentemente do modelo específico, a alta massa em uma época cósmica tão remota, o buraco negro extremamente alto para a proporção de massa estelar, juntamente com o ambiente quase pristino, indica que o QSO1 é uma enorme semente de buraco negro capturado nas fases mais antigas de acreção”. Os pesquisadores escrevem em uma pré -impressão enviada para Arxiv à frente de Revisão por pares.
Sempre esperávamos que o JWST, o telescópio espacial mais poderoso já construído, revelaria coisas sobre os misteriosos primeiros bilhões de anos após o Large Bang que nem sabíamos que não sabíamos.
Os LRDs são desses. Como o nome sugere, eles são pequenos picadas de luz extremamente vermelha na época da reionização; Pensa-se que o processo de bilhão de anos da luz das primeiras estrelas e galáxias tenha limpado a névoa opaca que encheu o universo inicial, permitindo que a luz flua livremente.
Como esse período do universo está tão longe de nós em todo o espaço e tão nebuloso, é difícil ver além de seus limites. Os cientistas têm algumas explicações muito boas sobre como as primeiras estrelas, galáxias e buracos negros se uniram das trevas primordiais, mas encontrar apoio observacional tem sido um pouco mais difícil.
A luz dos objetos durante o universo inicial tornou -se esticada em direção à extremidade vermelha do espectro eletromagnético, ou com desvio para o vermelho, graças à expansão contínua do universo. O JWST foi projetado para ver a luz nesses comprimentos de onda, tornando -a a melhor ferramenta que temos para tentar entender como tudo começou.
O telescópio encontrou centenas de LRDs, e os cientistas não sabem ao certo o que são. Eles podem ser buracos negros precoces, mas os buracos negros geralmente são acompanhados pela luz de raios-X, da qual os céus ao redor dos LRDs são curiosamente desprovidos. Outra escola de pensamento propõe eles podem ser aglomerados de estrelas.
Juodžbalis e seus colegas selecionaram o QSO1 como candidato para estudar esses blobs com mais detalhes. Isso ocorre porque o QSO1 faz parte de um curioso arranjo cosmológico aleatório conhecido como lente gravitacional. O espaço-tempo está se curvando em torno de um Cluster maciço de galáxia entre nós e o QSO1 de tal maneira que aumenta a luz atrás dele, incluindo o brilho do QSO1. Esse forte efeito de lente significa que os cientistas podem ver QSO1 muito mais claramente do que outros LRDs.
Ao separar cuidadosamente e analisar a luz lente, eles foram capazes de calcular a curva de rotação do objeto – uma medição que, para galáxias, revela a massa da galáxia em questão e o buraco negro em seu centro.
Seus resultados, dizem os pesquisadores, são incompatíveis com a interpretação do cluster de estrelas dos LRDs. Em vez disso, a curva de rotação do QSO1 é perfeitamente consistente com uma galáxia girando em torno de uma massa de cerca de 50 milhões de massas solares – uma interpretação que também se encaixa nas estimativas da massa do buraco negro obtido das linhas de hidrogênio no espectro do objeto.
Mas a galáxia ao redor do buraco negro é minúscula, muito menor do que o esperado para a massa do buraco negro, tornando o buraco negro o buraco negro mais nua já visto. Isso poderia ser uma pista sobre como as galáxias se uniram no universo primitivo, sugerindo que os buracos negros vieram primeiro e as galáxias se reuniram ao redor deles.
“Os únicos cenários que podem explicar esse sistema são aqueles que invocam ‘sementes pesadas’, como buracos negros de colapso direto (DCBHs, resultantes do colapso direto de nuvens primárias primitivas) ou buracos negros primordiais (PBHs, formados no primeiro segundo após o Large Bang)”. Os pesquisadores escrevem em seu artigo.
Ambos os cenários precisariam de mais investigação. Por um lado, os DCBHs seriam acompanhados pela luz ultravioleta não vista no QSO1. Por outro lado, os PBHs são consideravelmente menores que 50 milhões de massas solares. É possível, no entanto, que o objeto seja o produto do rápido crescimento, tanto por acréscimo quanto de processos colisionais – tornando o QSO1, potencialmente, a primeira evidência direta para a existência de buracos negros primordiais.
O artigo ainda precisa ser revisado por pares, e é uma reivindicação extraordinária, por isso estaremos esperando para ver como essa linha de inquérito se desenvolve. Qualquer que seja o resultado, no entanto, temos certeza de que os LRDs nos dirão algo realmente fascinante sobre o nascimento do universo.
O artigo da equipe pode ser encontrado em arxiv.
