Nesta ilustração da expansão do Universo, colocamos na parte inferior esquerda a galáxia anfitriã do nosso buraco negro e na parte inferior direita a assinatura espectro-astrométrica que permitiu a GRAVITY+ no VLTI (à direita) medir a massa deste buraco negro.
© Composição original: T. Shimizu; Imagem "expansão do Universo": NASA/WMAP team; ilustração de um quasar: ESO/ M. Kornmesser; interferômetro VLTI: ESO/G. Hüdepohl.
A questão da coevolução das galáxias e dos buracos negros em seus corações é central para a compreensão desses objetos, mas os mecanismos envolvidos são pouco conhecidos. O principal diagnóstico baseia-se na comparação do crescimento do buraco negro central e da galáxia anfitriã. Uma medida direta da massa de buracos negros em diferentes idades cósmicas é, portanto, primordial para acompanhar e analisar essa coevolução.
Conhecemos a massa do buraco negro central da nossa Galáxia graças ao instrumento GRAVITY e à medição das trajetórias de estrelas muito próximas a ele. Esse mesmo instrumento também mediu a massa de alguns buracos negros em Quasares relativamente próximos. Restava estender essa técnica ao Universo distante para cobrir uma ampla gama de idades cósmicas e, em particular, o pico de formação das Galáxias dois bilhões de anos após o Big Bang, ou seja, cerca de 10 bilhões de anos atrás.
Esse é o principal objetivo do projeto GRAVITY+, uma extensão das capacidades do VLTI e do GRAVITY, empreendido por uma equipe internacional na qual o CNRS Terre & Univers está envolvido.
Utilizando o GRAVITY+, a equipe pôde medir pela primeira vez de maneira direta a massa de um buraco negro nas primeiras fases da evolução do Universo, apenas 2 bilhões de anos após o Big Bang, correspondendo à época em que as galáxias começaram a se estruturar (o "meio-dia cósmico" ou Cosmic Noon).
Esse buraco negro, que se encontra no centro da galáxia SDSS J092034.17+065718.0, tem uma massa medida de 300 milhões de vezes a do nosso Sol. Essa enorme massa parece, no entanto, mais de dez vezes inferior ao previsto pelo modelo dominante de coevolução buraco negro - galáxia. Esse primeiro resultado, que antecipa muitos outros, abre assim caminho para uma revisão profunda dos mecanismos de formação das galáxias e de tudo o que elas contêm.
Referência:
Abuter, R., Allouche, F., Amorim, A. et al.
Uma medida dinâmica da massa do buraco negro em um quasar 11 bilhões de anos atrás.
Nature (2024).