É um fato bem conhecido entre os astrônomos e cosmólogos que quanto mais você olha para o Universo, mais para trás no tempo você está vendo. E quanto mais os astrônomos puderem ver o Big Bang, que ocorreu 13,8 bilhões de anos atrás, mais interessantes as descobertas tendem a se tornar. São essas descobertas que nos ensinam mais sobre os primeiros períodos do Universo e sua subsequente evolução.
Por exemplo, cientistas que usaram o Wide Field Infrared Survey Explorer (WISE) e o Magellan Telescopes recentemente observaram o primeiro Buraco Negro Supermassivo (SMBH) até hoje. De acordo com o estudo da equipe de descoberta, este buraco negro tem aproximadamente 800 milhões de vezes a massa do nosso Sol e está localizado a mais de 13 bilhões de anos-luz da Terra. Isso o torna o SMBH mais distante e mais jovem observado até o momento.
O estudo, intitulado "Um buraco negro de 800 milhões de massa solar em um universo significativamente neutro com um desvio para o vermelho de 7,5", apareceu recentemente na revista Natureza. Liderada por Eduardo Bañados, pesquisador da Carnegie Institution for Science, a equipe incluiu membros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, Instituto Max Planck de Astronomia, Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica, Observatório Las Cumbres e várias universidades.
Como em outras SMBHs, essa descoberta específica (designada J1342 + 0928) é um quasar, uma classe de objetos super brilhantes que consistem em um buraco negro que acumula matéria no centro de uma galáxia massiva. O objeto foi descoberto durante o curso de uma pesquisa de objetos distantes, que combinou dados infravermelhos da missão WISE com pesquisas terrestres. A equipe então acompanhou os dados dos telescópios Magellan do Observatório Carnegie no Chile.
Como em todos os objetos cosmológicos distantes, a distância de J1342 + 0928 foi determinada medindo seu desvio para o vermelho. Ao medir o quanto o comprimento de onda da luz de um objeto é esticado pela expansão do Universo antes que ele atinja a Terra, os astrônomos são capazes de determinar até que ponto ele precisou viajar para chegar até aqui. Nesse caso, o quasar teve um desvio para o vermelho de 7,54, o que significa que levou mais de 13 bilhões de anos para que sua luz chegasse até nós.
Como Xiaohui Fan, do Steward Observatory da Universidade do Arizona (e co-autor do estudo), explicou em um comunicado de imprensa da Carnegie:
“Essa grande distância torna esses objetos extremamente fracos quando vistos da Terra. Quasares iniciais também são muito raros no céu. Sabia-se que apenas um quasar existia em um desvio para o vermelho maior que sete antes de agora, apesar da extensa pesquisa. ”
Dada sua idade e massa, a descoberta deste quasar foi uma grande surpresa para a equipe de estudo. Como Daniel Stern, astrofísico do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e co-autor do estudo, indicou em um comunicado de imprensa da NASA: “Esse buraco negro cresceu muito maior do que o esperado em apenas 690 milhões de anos após o Big Bang, o que desafia nossa teorias sobre como os buracos negros se formam ".
Essencialmente, esse quasar existia em uma época em que o Universo estava apenas começando a emergir do que os cosmólogos chamam de "Idade das Trevas". Durante esse período, que começou aproximadamente de 380.000 a 150 milhões de anos após o Big Bang, a maioria dos fótons do Universo estava interagindo com elétrons e prótons. Como resultado, a radiação desse período é indetectável por nossos instrumentos atuais - daí o nome.
O Universo permaneceu nesse estado, sem fontes luminosas, até que a gravidade condensou a matéria nas primeiras estrelas e galáxias. Esse período é conhecido como "Epoca do Reino", que durou de 150 milhões a 1 bilhão de anos após o Big Bang e foi caracterizado pelas primeiras estrelas, formação de galáxias e quasares. É assim chamada porque a energia liberada por essas galáxias antigas fez com que o hidrogênio neutro do Universo se excitasse e se ionizasse.
Uma vez que o Universo fosse reionizado, os fótons poderiam viajar livremente pelo espaço e o Universo oficialmente se tornaria transparente à luz. É isso que torna a descoberta deste quasar tão interessante. Como a equipe observou, grande parte do hidrogênio que o cerca é neutro, o que significa que não é apenas o quasar mais distante já observado, mas também o único exemplo de um quasar que existia antes da reionização do Universo.
Em outras palavras, o J1342 + 0928 existiu durante um grande período de transição para o Universo, que por acaso é uma das fronteiras atuais da astrofísica. Como se isso não bastasse, a equipe também ficou confusa com a massa do objeto. Para que um buraco negro se tornasse tão maciço durante esse período inicial do Universo, teria que haver condições especiais para permitir um crescimento tão rápido.
Quais são essas condições, no entanto, permanece um mistério. Seja qual for o caso, este recém-encontrado SMBH parece estar consumindo matéria no centro de uma galáxia a uma velocidade espantosa. E embora sua descoberta tenha levantado muitas questões, prevê-se que a implantação de futuros telescópios revele mais sobre esse quasar e seu período cosmológico. Como disse Stern:
"Com várias instalações de última geração e ainda mais sensíveis atualmente sendo construídas, podemos esperar muitas descobertas emocionantes no universo muito inicial nos próximos anos."
Essas missões de próxima geração incluem a missão Euclid da Agência Espacial Européia e o Telescópio de Pesquisa por Infravermelho de Campo Largo da NASA (WFIRST). Enquanto Euclid estudará objetos localizados 10 bilhões de anos no passado para medir como a energia escura influenciou a evolução cósmica, o WFIRST realizará pesquisas de campo largo no infravermelho próximo para medir a luz proveniente de um bilhão de galáxias.
Espera-se que ambas as missões revelem mais objetos como J1342 + 0928. Atualmente, os cientistas prevêem que existem apenas 20 a 100 quasares tão brilhantes e tão distantes quanto o céu J1342 + 0928. Como tal, eles ficaram mais satisfeitos com essa descoberta, que deve nos fornecer informações fundamentais sobre o Universo quando ele tinha apenas 5% de sua idade atual.
