Como os telescópios espaciais James Webb, Euclid e Roman poderiam unir forças para caçar buracos negros supermassivos do início dos tempos!
- marcocenturion
- 8 de set.
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Atualizado: 20 de set.
“Ficamos impressionados com o fato de que esses observatórios podem detectar cerca de 100 buracos negros apenas 250 milhões de anos após o Big Bang. Essas detecções ajudariam enormemente a restringir os modelos de formação de buracos negros e forneceriam uma visão sem precedentes do universo primitivo.”
Notícia
Por Robert Lea
Traduzido por Marco Centurion
Novas pesquisas sugerem que três telescópios espaciais poderiam formar um poderoso trio capaz de procurar buracos negros supermassivos em períodos mais antigos da história do cosmos do que jamais se detectou antes.
Se o Telescópio Espacial James Webb (JWST), o telescópio Euclid e o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman (Roman), da NASA, conseguirem detectar buracos negros com massas milhões ou bilhões de vezes maiores que a do Sol quando o universo tinha menos de 270 milhões de anos, isso mudaria nossa visão da evolução cósmica. Tal detecção também poderia resolver um dilema que um desses telescópios revelou aos astrônomos.
Desde que iniciou suas operações em 2022, o JWST vem detectando buracos negros supermassivos existentes quando o universo tinha menos de 1 bilhão de anos, sendo o mais antigo exemplo o buraco negro JADES-GS-z14-0. Isso é um fato curioso pois, segundo os modelos existentes anteriores a 2022, buracos negros supermassivos deveriam levar pelo menos 1 bilhão de anos para alcançar tal status por meio de fusões e do consumo de matéria. Isso levou à proposta de modelos alternativos de crescimento de buracos negros, que poderiam permitir a esses titãs cósmicos ganhar vantagem inicial em termos de crescimento.
“Buracos negros supermassivos que se formam em épocas posteriores têm mais tempo para crescer por acreção e fusões, e esses processos apagam suas assinaturas de nascimento. Buracos negros supermassivos formados em uma idade tão precoce sugerem que eles já nasceram massivos.”
disse à Space.com o autor da pesquisa, Muhammad A. Latif, da Universidade dos Emirados Árabes Unidos.
Um possível cenário que permitiria aos buracos negros supermassivos crescerem tão grandes e tão rapidamente sugere que, em vez de se formarem a partir da morte da primeira geração de estrelas massivas, eles teriam se formado diretamente quando vastas regiões superdensas de gás e poeira cósmicos colapsaram.
“Modelos de formação de buracos negros sugerem que, sob certas condições, como fluxos densos e frios de gás, fusões de halos ou bombardeamento intenso por radiação ultravioleta, nuvens de gás podem colapsar catastroficamente em buracos negros massivos sem formar estrelas normais. Esse modelo é conhecido como cenário de colapso direto, e buracos negros massivos já nascem com massas entre 10.000 e 100.000 vezes a massa do nosso Sol.”
explicou Latif.
Ao eliminar a “etapa intermediária” das estrelas, esse cenário de colapso direto permitiria que os buracos negros se formassem antes da morte das primeiras estrelas, reduzindo drasticamente o tempo necessário para crescer. Além disso, removeria as restrições de massa impostas por outras teorias, que limitavam os primeiros buracos negros ao tamanho dos núcleos das estrelas mais massivas.
Isso significa que o processo de fusão que leva à criação de buracos negros supermassivos poderia começar com os chamados “buracos negros de semente pesada”, formados diretamente pelo colapso de gás e poeira, muito mais massivos do que qualquer buraco negro estelar resultante da morte de estrelas poderia ser.
“Buracos negros de colapso direto em épocas anteriores podem crescer ainda mais, acumulando material de seu entorno, enquanto buracos negros formados mais tarde não têm tanto combustível para crescer”
acrescentou Latif.
Entretanto, se esse cenário de colapso direto estiver correto, Latif e o coautor Daniel Whalen, da Universidade de Portsmouth, sugerem que o colapso direto de gás e poeira pode ter dado origem a buracos negros desse tipo já entre 170 e 180 milhões de anos após o Big Bang. Assim, deveríamos ser capazes de encontrar buracos negros supermassivos ainda mais cedo que 290 milhões de anos após o Big Bang, ou seja, em desvios para o vermelho de z = 15 ou maior.
“Detectar um buraco negro supermassivo em z = 15 nos diria muito sobre a origem desses objetos. Isso significaria que eles já nascem massivos, com as massas mencionadas acima, e quase excluiria sua origem estelar.”
explicou Latif.
Como Roman e Euclid poderiam apontar o JWST na direção certa
Então, se esses buracos negros de colapso direto realmente existem, por que o JWST ainda não os encontrou? Certamente não é por falta de capacidade de observação. Talvez o telescópio espacial que custou US$10 bilhões só precise da ajuda de outros instrumentos com um campo de visão mais amplo.
“Em princípio, o JWST pode observar esses buracos negros, mas a área do céu que ele sonda é muito menor do que a do futuro Telescópio Espacial Roman e a do Euclid. A sinergia entre eles é fundamental para estudar buracos negros supermassivos em épocas precoces. Roman e Euclid têm campos de visão 100 vezes mais amplos do que o JWST e, portanto, podem detectar mais buracos negros primordiais."
acrescentou Latif. E ele ainda continua:
“A alta resolução do JWST pode então ajudar a estudar as estruturas detalhadas das galáxias hospedeiras desses buracos negros e confirmar sua presença por meio de espectroscopia. Tais observações nos darão um retrato detalhado de como e sob quais condições os buracos negros se formam e crescem.”
Os três telescópios são capazes de observar o universo em comprimentos de onda no infravermelho, o que significa que também se complementam nesse aspecto.
A equipe realizou simulações da sinergia entre JWST, Euclid e Roman, e ficou impressionada com a eficácia dessa “ameaça tripla” de telescópios.
“Ficamos impressionados com o fato de que esses observatórios podem detectar cerca de 100 buracos negros apenas 250 milhões de anos após o Big Bang. Tais detecções ajudariam enormemente a restringir os modelos de formação de buracos negros e forneceriam uma visão sem precedentes do universo primitivo.”
acrescentou Latif, com entusiasmo.
Latif explicou que, em um futuro próximo, ele e Whalen pretendem executar simulações que acompanhem o histórico de crescimento dos primeiros buracos negros de colapso direto após seu nascimento.
“Com um histórico de crescimento tão detalhado, podemos fazer previsões melhores para Roman, Euclid e JWST, incluindo quão massivos esses buracos negros podem se tornar e quantos deles podem ser detectados com os levantamentos futuros”, concluiu Latif.
A pesquisa da equipe está disponível no site da Universidade de Portsmouth e pode ser lido aqui.
Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Space.com (originalmente publicado em 05/09/2025)
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