Um buraco negro recentemente observado no Universo primitivo está a desafiar os modelos astrofísicos estabelecidos, excedendo as taxas de crescimento previstas e exibindo simultaneamente padrões de radiação inesperados. O objeto, designado ID830, é um buraco negro supermassivo (SMBH) que existia quando o Universo tinha apenas 15% da sua idade atual, pesando já 440 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Esta descoberta levanta questões fundamentais sobre como estas entidades colossais se formaram tão rapidamente.
O Limite de Eddington e o Crescimento Super-Eddington
Os buracos negros são conhecidos pelo seu apetite insaciável, mas o seu crescimento é teoricamente limitado pelo limite de Eddington. Este “limite de velocidade” determina que a pressão externa da radiação emitida pela matéria em queda deve eventualmente interromper a acreção adicional. No entanto, o ID830 parece estar consumindo matéria 13 vezes o limite de Eddington – um feito anteriormente considerado impossível por períodos prolongados.
Os pesquisadores propõem vários mecanismos para explicar esse crescimento super-Eddington. Uma possibilidade é que o buraco negro passe por surtos de alimentação breves e intensos, ingerindo rapidamente gás e poeira antes que a pressão de radiação aumente. Outro sugere que o material é consumido do equador do buraco negro enquanto a radiação é expelida dos seus pólos, contornando as limitações habituais.
A combinação inesperada de emissões de rádio e raios X
O que torna o ID830 ainda mais peculiar é que ele emite raios X intensos e ondas de rádio ao mesmo tempo. Os modelos atuais prevêem que a acumulação de super-Eddington deverá suprimir as emissões de rádio. Esta contradição sugere que a física subjacente ao acréscimo extremo e à formação de jatos não é totalmente compreendida. Acredita-se que a coroa do buraco negro – uma nuvem turbulenta de partículas de bilhões de graus orbitando próximo à velocidade da luz – gere os raios X, enquanto poderosos campos magnéticos lançam os jatos de rádio.
Implicações para a formação SMBH do universo inicial
A existência do ID830 apoia a ideia de que os SMBHs cresceram muito mais rápido e mais cedo no universo do que se supunha anteriormente. O Telescópio Espacial James Webb já revelou buracos negros inesperadamente massivos desta época, e o comportamento do ID830 ajuda a reconciliar essas observações com modelos teóricos.
Uma das principais hipóteses postula que a primeira geração de estrelas, conhecidas como estrelas de População III, entrou em colapso para formar “sementes” de buracos negros massivos com mais de 1.000 massas solares. Mesmo com essas sementes, atingir os tamanhos observados exigiria um acréscimo rápido e prolongado. A descoberta do ID830 sugere que estes períodos de crescimento super-Eddington podem ter sido mais comuns do que os cientistas pensavam.
A prevalência de quasares extremos
Dados preliminares sugerem que quasares como o ID830 – aqueles capazes de exceder o limite de Eddington e exibir emissões de rádio e raios X – podem ser muito mais numerosos no Universo primitivo do que o previsto. Os modelos estimaram anteriormente que apenas 10% dos quasares têm jatos de rádio poderosos, mas esta nova investigação sugere que tais objetos energéticos podem ser significativamente mais abundantes, remodelando a nossa compreensão da evolução das galáxias.
O comportamento do ID830 demonstra que o universo ainda guarda surpresas. A sua existência obriga-nos a reconsiderar os modelos padrão de crescimento dos buracos negros e da evolução galáctica inicial, sugerindo que as fases extremas de alimentação e excreção podem ter sido uma característica comum do cosmos na sua infância.
