Estrutura de mais de 200 mil anos-luz desafia teorias sobre o nascimento dos primeiros buracos negros supermassivos
Usando uma combinação de telescópios de ponta, astrônomos fizeram uma descoberta impressionante: um gigantesco jato de rádio, com dois lóbulos, que se estende por mais de 200 mil anos-luz. Isso significa que sua dimensão é pelo menos o dobro da largura da Via Láctea, tornando-se o maior jato de rádio já identificado no universo primitivo.
A pesquisa, publicada no The Astrophysical Journal Letters, revelou que esse jato colossal está associado ao quasar J1601+3102, localizado a um desvio para o vermelho (z) de aproximadamente 5. Em outras palavras, ele remonta a um tempo em que o universo tinha menos de 1,2 bilhão de anos de idade.
A descoberta foi feita com o Telescópio Internacional Low Frequency Array (LOFAR), uma rede de radiotelescópios distribuídos por toda a Europa. Observações subsequentes foram realizadas no infravermelho próximo com o Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) e no óptico com o Hobby Eberly Telescope. Esses dados ajudaram a detalhar as propriedades do quasar e do jato de rádio, fornecendo pistas cruciais sobre como esses fenômenos se formaram no início do universo.
Jatos de rádio são feixes de partículas altamente energéticas expelidos por buracos negros supermassivos localizados nos centros de quasares. Esses feixes interagem com o meio interestelar e intergaláctico, desempenhando um papel fundamental na evolução das galáxias. No entanto, cientistas acreditavam que jatos tão extensos seriam raros no universo primordial devido à alta densidade de energia do fundo cósmico de micro-ondas (CMB). Esse fundo poderia levar à dispersão da energia do jato, tornando-o menos detectável em rádio.
No caso de J1601+3102, a estrutura do jato desafia essas expectativas. A análise indicou que ele sobreviveu e permaneceu brilhante, mesmo em um ambiente que deveria dissipar sua energia rapidamente. Isso sugere que os primeiros quasares poderiam ter sido mais poderosos do que se pensava anteriormente.
Ao estudar o quasar J1601+3102, os cientistas calcularam que seu buraco negro supermassivo tem uma massa de aproximadamente 450 milhões de vezes a do Sol. Apesar de ser menos massivo do que outros quasares de alto desvio para o vermelho, ele ainda é capaz de gerar um jato incrivelmente poderoso. Isso desafia a ideia de que apenas buracos negros extremamente massivos podem produzir estruturas de jatos tão gigantescas.
Essa descoberta é um marco para a astronomia, pois fornece evidências diretas de que jatos de rádio de grande escala podiam existir no universo primitivo. O estudo também reforça a importância de telescópios de baixa frequência, como o LOFAR, que podem detectar estruturas que antes passavam despercebidas.
No futuro, radiotelescópios ainda mais potentes, como o Square Kilometre Array (SKA), prometem expandir nossa compreensão sobre esses jatos e sua influência na evolução do universo. Novas pesquisas também podem ajudar a explicar como esses buracos negros supermassivos cresceram tão rápido no início da história cósmica.
A descoberta de um jato de rádio tão gigantesco no universo primitivo desafia suposições anteriores sobre como esses objetos se formam e evoluem. Através da combinação de vários telescópios e técnicas inovadoras, os cientistas agora podem investigar fenômenos antes considerados invisíveis. Este estudo abre portas para futuras descobertas que poderão revolucionar nossa compreensão sobre a formação das primeiras galáxias e buracos negros do cosmos.
Sobre a imagem: Ilustração mostra o maior jato de rádio já encontrado no universo primitivo. O jato foi identificado pela primeira vez usando o Telescópio Internacional Low Frequency Array (LOFAR), uma rede de radiotelescópios por toda a Europa. Observações de acompanhamento no infravermelho próximo com o Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) e no óptico com o Telescópio Hobby Eberly foram obtidas para pintar um quadro completo do jato de rádio e do quasar que o produz. Historicamente, esses grandes jatos de rádio permaneceram elusivos no universo distante. Com essas observações, os astrônomos têm novos insights valiosos sobre quando os primeiros jatos se formaram no universo e como eles impactaram a evolução das galáxias. Créditos da imagem: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick
Fonte: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad9609
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