Um buraco negro supermassivo localizado na galáxia LID-568, observado a apenas 1,5 bilhão de anos após o Big Bang, está devorando matéria a uma taxa impressionante, mais de 40 vezes superior ao limite teórico conhecido como limite de Eddington.

Esta descoberta marca o primeiro registro de um buraco negro tão voraz e levanta novas questões sobre a formação e evolução destes fenômenos no início do universo. A pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomy, e promete abrir novas perspectivas sobre a evolução dos buracos negros no universo primitivo.

Este buraco negro está tendo um banquete. Este caso extremo mostra que um mecanismo de alimentação rápida acima do limite de Eddington é uma das possíveis explicações para a existência desses buracos negros massivos tão precocemente no universo.

Julia Scharwächter, astrônoma do Observatório Gemini e do NOIRLab da NSF

O que é o limite de Eddington?

O limite de Eddington é uma consequência natural do processo de alimentação de um buraco negro. Quando ele ativa a acreção de grandes quantidades de material, este não cai diretamente em sua gravidade, mas gira como água ao redor de um ralo.

A fricção e a gravidade elevam a temperatura do disco de material a níveis extremos, causando um brilho intenso. Contudo, a luz também exerce uma forma de pressão que, em um certo ponto, iguala a força gravitacional do buraco negro, impedindo que mais material se aproxime. Esse ponto é o limite de Eddington.

O “super-Eddington” tem um comportamento sem precedentes

No caso do LID-568, os pesquisadores observaram um fenômeno conhecido como acreção super-Eddington. Durante esse processo, o buraco negro consome uma quantidade massiva de matéria antes que a pressão da radiação o impeça. Esta descoberta levanta questões sobre como os buracos negros supermassivos podem alcançar tamanhos tão grandes em períodos tão curtos após o Big Bang.

A equipe liderada pela astrônoma Hyewon Suh, do Observatório Gemini e do NOIRLab da NSF, utilizou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para realizar observações de acompanhamento de várias galáxias identificadas pelo Observatório de Raios-X Chandra.

A equipe se deparou com dificuldades para determinar a distância do LID-568, pois a galáxia era muito tênue. Contudo, com o uso do espectrógrafo de campo integral do NIRSpec do JWST, conseguiram localizar sua posição exata.

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Características do buraco negro

• O LID-568, embora muito distante e fraco, revelou-se surpreendentemente brilhante em sua análise.
• Observações detalhadas mostraram fortes fluxos de material, indicando a acreção, com parte do material sendo desviada e expelida para o espaço.
• Os dados também revelaram que ele possui uma massa relativamente pequena para os padrões de supermassivos, com 7,2 milhões de vezes a massa do Sol.
• No entanto, a quantidade de luz gerada pela matéria em seu disco era muito superior ao que um buraco negro dessa massa deveria ser capaz de produzir.
• Isto sugere uma taxa de acreção mais de 40 vezes maior que o limite de Eddington.

Implicações para a compreensão do Universo

Suh e sua equipe destacam que a acreção super-Eddington deve ser um fenômeno breve, e a captura deste momento único representa uma oportunidade rara para os cientistas estudarem os processos de acreção.

As evidências sugerem que os primeiros buracos negros supermassivos não se formaram a partir de estrelas em colapso, mas sim a partir de grandes estrelas e aglomerados de gás, colapsando diretamente sob a gravidade. Isso lhes daria uma vantagem em seu caminho para se tornarem os enormes fenômenos que observamos hoje.

“A descoberta de um buraco negro em acreção super-Eddington sugere que uma parte significativa do crescimento da massa pode ocorrer durante um único episódio de alimentação rápida”, afirmou Suh.