Chandra encontra buraco negro que está crescendo a 2,4 vezes o limite de Eddington

"Foi um pouco chocante ver este buraco negro crescendo a passos largos"

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Por Lee Mohon, NASA

Editado por Lisa Lock, revisado por Robert Egan

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

Um buraco negro está crescendo a uma das taxas mais rápidas já registradas, de acordo com uma equipe de astrônomos. Esta descoberta do Observatório de Raios X Chandra da NASA pode ajudar a explicar como alguns buracos negros podem atingir massas enormes relativamente rápido após o Big Bang.

Uma concepção artística de um buraco negro supermassivo, com um disco de material ao seu redor caindo em direção ao buraco negro e um jato contendo partículas se afastando a uma velocidade próxima à da luz. Este buraco negro representa um quasar descoberto recentemente, alimentado por um buraco negro. Novas observações do Chandra indicam que o buraco negro está crescendo a uma taxa que excede o limite usual para buracos negros, chamado de Limite de Eddington. (Créditos da imagem: NASA/CXC/SAO/M. Weiss; Raios X: NASA/CXC/INAF-Brera/L. Ighina et al.; Ilustração: NASA/CXC/SAO/M. Weiss; Processamento de Imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

O buraco negro pesa cerca de um bilhão de vezes a massa do sol e está localizado a cerca de 12,8 bilhões de anos-luz da Terra, o que significa que os astrônomos estão observando-o apenas 920 milhões de anos após o início do universo. Ele está produzindo mais raios X do que qualquer outro buraco negro observado no primeiro bilhão de anos do universo.

O buraco negro está alimentando o que os cientistas chamam de quasar, um objeto extremamente brilhante que ofusca galáxias inteiras. A fonte de energia desse monstro luminoso são grandes quantidades de matéria se canalizando ao redor e entrando no buraco negro.

Embora a mesma equipe o tenha descoberto há dois anos, foram necessárias observações do Chandra em 2023 para descobrir o que diferencia este quasar, RACS J0320-35. Os dados de raios X revelam que este buraco negro parece estar crescendo a uma taxa que excede o limite normal para esses objetos.

"Foi um pouco chocante ver este buraco negro crescendo a passos largos", disse Luca Ighina do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, que liderou o estudo, agora publicado no The Astrophysical Journal Letters e que você pode ler o original na integra aqui.

Quando a matéria é puxada em direção a um buraco negro, ela é aquecida e produz radiação intensa em um amplo espectro, incluindo raios X e luz óptica. Essa radiação cria pressão sobre o material que está caindo. Quando a taxa de matéria em queda atinge um valor crítico, a pressão da radiação equilibra a gravidade do buraco negro, e a matéria normalmente não pode cair para dentro mais rapidamente. Esse máximo é referido como o limite de Eddington.

Os cientistas acham que buracos negros que crescem mais lentamente do que o limite de Eddington precisam nascer com massas de cerca de 10.000 sóis ou mais para que possam atingir um bilhão de massas solares dentro de um bilhão de anos após o Big Bang, como foi observado em RACS J0320-35. Um buraco negro com uma massa de nascimento tão alta poderia resultar diretamente de um processo exótico, o colapso de uma enorme nuvem de gás denso contendo quantidades anormalmente baixas de elementos mais pesados que o hélio, condições que podem ser extremamente raras, o colapso direto.

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Se o RACS J0320-35 está de fato crescendo a uma taxa alta, estimada em 2,4 vezes o limite de Eddington, e o fez por um período sustentado de tempo, seu buraco negro poderia ter começado de uma maneira mais convencional, com uma massa inferior a cem sóis, causada pelo colapso de uma estrela massiva.

"Ao saber a massa do buraco negro e calcular a rapidez com que ele está crescendo, somos capazes de retroceder para estimar quão massivo ele poderia ter sido no nascimento. Com este cálculo, podemos agora testar diferentes ideias sobre como os buracos negros nascem."

disse o coautor Alberto Moretti do INAF-Osservatorio Astronomico di Brera na Itália.

Para descobrir quão rápido este buraco negro está crescendo (entre 300 e 3.000 sóis por ano), os pesquisadores compararam modelos teóricos com a assinatura de raios X, ou espectro, do Chandra, que fornece a quantidade de raios X em diferentes energias. Eles descobriram que o espectro do Chandra correspondia de perto ao que esperavam dos modelos de um buraco negro crescendo mais rápido que o limite de Eddington. Dados de luz óptica e infravermelha também apoiam a interpretação de que este buraco negro está ganhando massa mais rápido do que o limite de Eddington permite.

"Como o universo criou a primeira geração de buracos negros? Esta continua sendo uma das maiores questões da astrofísica e este objeto está nos ajudando a perseguir a resposta."

disse o coautor Thomas Connor, também do Centro de Astrofísica.

Outro mistério científico abordado por este resultado diz respeito à causa dos jatos de partículas que se afastam de alguns buracos negros a uma velocidade próxima à da luz, como visto em RACS J0320-35. Jatos como este são raros para quasares, o que pode significar que a rápida taxa de crescimento do buraco negro está de alguma forma contribuindo para a criação desses jatos.

O quasar foi descoberto anteriormente como parte de uma pesquisa de radiotelescópio usando o Australian Square Kilometer Array Pathfinder, combinado com dados ópticos da Dark Energy Camera, um instrumento montado no Telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Cerro Tololo Inter-American Observatory, no Chile. O Telescópio Gemini-South do Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia Óptica-Infravermelha da NSF dos EUA, no Cerro Pachón, Chile, foi usado para obter a distância precisa do RACS J0320-35.

Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Phys.org  (originalmente publicado em 19/09/2025)

Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2025-09-chandra-black-hole-eddington-limit.html