Buraco negro mais antigo já observado surgiu do colapso de nuvem de hidrogênio

Usando dados de dois telescópios da Nasa – o Chandra, que observa raios X, e o James Webb, que vê em infravermelho –, a equipe de Akos Bogdan, do Centro de Astrofísica de Harvard, identificou um buraco negro localizado a 13,2 bilhões de anos-luz de nós.

Trata-se do mais distante (e portanto, mais antigo) buraco negro já observado. Esse monstrinho, localizado na galáxia UHZ1, tem algo entre 10 milhões e 100 milhões de vezes a massa do Sol.

Explicação rápida sobre esse “portanto, mais antigo”: no Universo, quanto mais distante um objeto está de nós, mas antigo ele é, porque sua luz demora para alcançar a Terra. Como o Universo tem 13,7 bilhões de anos de idade, um astro identificado a 13,2 bilhões de anos-luz é muito antigo: surgiu “apenas” 500 milhões de anos após o Big Bang, na infância do cosmos.

Ele é uma evidência importantíssima para confirmar uma hipótese que intriga a cosmologia há décadas: a possibilidade de que alguns buracos negros tenham se formado ainda na infância do Universo a partir do colapso gravitacional nuvens de gás gigantescas, com hidrogênio suficiente para servir de matéria-prima a milhares e milhares de estrelas.

Hoje, o único processo sabidamente capaz de gerar um buraco negro é o colapso de uma estrela de alta massa, em um cataclísma conhecido como supernova. Mas estrelas produzem buracos negros de massa pequena, algumas dezenas de vezes maiores que o Sol. São os buracos de massa estelar, no jargão astronômico.

Os buracos negros que servem de âncoras gravitacionais para galáxias inteiras (como o famoso M87*, que foi fotografado de maneira inédita em 2019, no famoso clique da rosquinha laranja) tem milhões ou até bilhões de vezes a massa do Sol. E ninguém exatamente por quais mecanismos buraco negro estelar, originalmente tão humilde, poderia se tornar pantegruélico o suficiente para alcançar esse tamanho.

Uma possibilidade é que esses buracos negros supermassivos jamais tenham sido humildes para começo de conversa. Vamos entender.

Originalmente, o Universo era um grande vazio preenchido por 75% hidrogênio e 25% hélio. Essa foi a matéria-prima das estrelas que temos hoje. Elas nascem de uma reação em cadeia gravitacional, em que um hidrogênio se aproxima de outro, que se aproxima de outro…

Quanto mais hidrogênios se acumulam, mais massiva a bola fica. Maior é sua atração gravitacional. E mais hidrogênios ela atrai, por tabela. Com esse acúmulo, a pressão lá no miolo da bola vai aumentando. Aumenta tando que desencadeia um processo de fusão nuclear, que libera energia e é o motivo das estrelas brilharem. Essa energia, emitida para fora, estabiliza o astro, evitando que ele desabe sob o peso de mais e mais hidrogênio.

É provável que algumas nuvens de hidrogênio sejam tão imensas que não passem pelo estágio estrela, e colapsem diretamente na forma dos buracos negros supermassivos que hoje estão distribuídos no centro das galáxias espirais. O buraco negro da galáxia UHZ1 é, provavelmente, o melhor exemplo desse fenômeno já encontrado. O artigo foi publicado no periódico Nature Astronomy, você pode vê-lo aqui.