Três buracos negros massivos em pleno crescimento parecem coexistir em uma única galáxia, observada quando o Universo tinha apenas cerca de 1,2 bilhão de anos.
Essa galáxia, chamada J0148-4214, encontra-se em um desvio para o vermelho de 5,0167. Essa medida indica que sua luz foi fortemente esticada pela expansão do Universo. Portanto, os astrônomos a veem tal como era muito cedo na história cósmica. O telescópio espacial James Webb permitiu examinar sua luz com precisão suficiente para distinguir várias regiões muito compactas.
Imagem ilustrativa Pixabay
Os pesquisadores não fotografaram diretamente os buracos negros. Eles estudaram a luz emitida pelo gás que gira rapidamente ao redor deles antes de cair em direção ao centro. Esse gás produz, entre outras coisas, uma linha luminosa associada ao hidrogênio. Quando ela aparece muito alargada, isso revela velocidades elevadas perto de um objeto massivo que está absorvendo matéria.
Duas dessas regiões encontram-se no coração da galáxia. Elas estão separadas por apenas cerca de 190 parsecs, ou quase 620 anos-luz. Uma terceira aparece mais distante, a cerca de 1,7 quiloparsec do centro, ou aproximadamente 5.500 anos-luz. Essa disposição fornece uma pista rara sobre o crescimento dos buracos negros nas galáxias jovens.
As massas estimadas são muito diferentes. O maior buraco negro central teria cerca de 80 milhões de vezes a massa do Sol. Seu vizinho teria aproximadamente 630 mil massas solares. O terceiro, localizado fora do centro, se aproximaria de dois milhões de massas solares. Esses valores continuam sendo estimativas obtidas a partir da velocidade do gás e de sua luminosidade.
Para entender a importância dessa configuração, é preciso voltar à formação das galáxias. No Universo jovem, elas se aproximavam e se fundiam com frequência. Seus buracos negros podiam então acabar reunidos no mesmo sistema. As observações de J0148-4214 permitem acessar uma etapa em que vários desses objetos ainda parecem distintos e ativos.
Os autores examinaram outras explicações possíveis para as emissões observadas, incluindo supernovas, ventos rápidos ou estrelas muito massivas. No entanto, sua análise favorece a presença de três regiões alimentadas por buracos negros. Para os dois objetos centrais, sua pequena separação reforça a hipótese de uma aproximação progressiva sob o efeito da gravidade.
Segundo uma estimativa baseada em seu movimento na galáxia, os dois buracos negros centrais poderiam acabar se fundindo em menos de 700 milhões de anos. O terceiro poderia depois se juntar ao centro, mas sua história continua incerta.
Observações futuras deverão esclarecer se esse sistema pode se tornar uma fonte de ondas gravitacionais detectável pelos observatórios espaciais previstos para as próximas décadas.