Os astrônomos que usam o radiotelescópio Very Large Array (VLA) da National Science Foundation para estudar o quasar mais distante descobriram uma pista tentadora que pode responder a uma pergunta cósmica de galinha e ovo: quem surgiu primeiro, buracos negros supermassivos ou galáxias gigantes?
Durante anos, os astrônomos observaram uma relação direta entre a massa do buraco negro supermassivo central de uma galáxia e a massa total do "bojo" de estrelas em seu núcleo. Quanto mais maciço o buraco negro, mais maciço o volume. Os cientistas especularam extensivamente sobre se o buraco negro ou a protuberância estelar se formaram primeiro. Recentemente, algumas teorias sugeriram que as duas podem se formar simultaneamente.
No entanto, as novas observações VLA de um quasar e de sua galáxia hospedeira, vistas como eram quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos, indicam que a galáxia jovem tem um buraco negro supermassivo, mas sem grandes protuberâncias de estrelas.
“Encontramos uma grande quantidade de gás nessa galáxia jovem e, quando adicionamos a massa desse gás à do buraco negro, elas somam quase a massa total de todo o sistema. A dinâmica da galáxia implica que não resta muita massa para compensar o tamanho da protuberância estelar prevista pelos modelos atuais ”, disse Chris Carilli, do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), em Socorro, NM.
Os cientistas estudaram um quasar chamado J1148 + 5251, que, com mais de 12,8 bilhões de anos-luz, é o quasar mais distante já encontrado. Descoberta em 2003 pelo Sloan Digital Sky Survey, a J1148 + 5251 é uma galáxia jovem com um núcleo quasar brilhante, visto como era quando o Universo tinha apenas 870 milhões de anos. O universo agora tem 13,7 bilhões de anos.
Visando o VLA em J1148 + 4241 por cerca de 60 horas, os pesquisadores foram capazes de determinar a quantidade de gás molecular no sistema. Além disso, eles foram capazes de medir os movimentos desse gás e, assim, estimar a massa total do sistema galáctico. Estudos anteriores do sistema haviam produzido estimativas de que o buraco negro era de 1 a 5 bilhões de vezes a massa do nosso Sol.
As novas observações do VLA indicam que existem cerca de 10 bilhões de massas solares de gás molecular no sistema e que a massa total do sistema é de 40 a 50 bilhões de massas solares. O gás e o buraco negro combinados são responsáveis por 11 a 15 bilhões de massas solares desse total.
“A proporção aceita indica que um buraco negro dessa massa deve ser cercado por uma protuberância estelar de vários trilhões de massas solares. Nossa medição dinâmica mostra que não resta muita massa, exceto o buraco negro e o gás, para formar uma protuberância estelar. Isso fornece evidências de que o buraco negro se forma antes da protuberância estelar ”, disse Fabian Walter, do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Heidelberg, Alemanha, que era bolsista do Jansky Postdoctoral no NRAO em Socorro quando as observações foram feitas.
"Um exemplo certamente não é o caso, mas neste objeto, aparentemente, temos um exemplo de um buraco negro sem muito volume estelar. Agora precisamos fazer estudos detalhados de mais desses objetos no distante universo primitivo ”, disse Carilli. "Com a sensibilidade amplamente aprimorada do VLA expandido e do Atacama Large Millimeter Array (ALMA), que entrará em operação em alguns anos, teremos as ferramentas necessárias para resolver essa questão definitivamente", acrescentou Carilli.
"Estudos como esse são a chave para entender como as galáxias se formaram", disse Walter.
Walter e Carilli trabalharam com Frank Bertoldi e Karl Menten do Instituto Max Planck em Bonn; Pierre Cox, do Instituto de Astrofísica Espacial da Universidade de Paris-Sul; Fred K.Y. Lo do NRAO em Charlottesville, VA; Xiahui Fan do Observatório Steward da Universidade do Arizona; e Michael Strauss, da Universidade de Princeton, no projeto. Seus resultados de pesquisa estão sendo publicados no Astrophysical Journal Letters.
O Observatório Nacional de Radioastronomia é uma instalação da National Science Foundation, operada sob acordo de cooperação pela Associated Universities, Inc.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NRAO
