Uma equipe internacional de astrônomos liderada por pesquisadores da Universidade Waseda e da Universidade Tohoku identificou um quasar incomum no universo primitivo que contém um dos buracos negros supermassivos de crescimento mais rápido conhecido pelo seu tamanho. Dados do Telescópio Subaru mostram uma surpreendente mistura de características. Os quasares estão atraindo matéria a uma taxa excepcionalmente alta e emitindo raios X intensos e lançando um poderoso jato de rádio. Muitas teorias existentes sugerem que estas características não deveriam aparecer juntas, tornando este objeto uma descoberta rara e reveladora. As observações fornecem novos insights sobre como os buracos negros supermassivos cresceram tão rapidamente nos primeiros dias do universo.
Buracos negros supermassivos, com milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, estão no centro da maioria das galáxias. Eles aumentam de tamanho atraindo o gás circundante. À medida que este material espirala para dentro, forma um disco de acreção rotativo e pode alimentar uma região compacta de plasma extremamente quente conhecida como coroa (uma fonte chave de raios-X). Em alguns casos, o sistema também produz um jato estreito que brilha intensamente em comprimentos de onda de rádio. Quando os buracos negros estão se alimentando ativamente e são extremamente luminosos, eles são conhecidos como quasares. Como alguns destes gigantes se tornaram tão massivos no início da história cósmica permanece uma grande questão sem resposta.
Excedendo o limite de crescimento do buraco negro
Uma explicação proposta para o rápido crescimento inicial é o crescimento super-Eddington. Sob condições padrão, a radiação emitida pelo material inflado é empurrada para fora, limitando a rapidez com que o buraco negro pode crescer. Este limite teórico é conhecido como limite de Eddington. Alguns ambientes extremos, no entanto, permitem que os buracos negros excedam este limite durante curtos períodos de tempo, fazendo com que a massa cresça muito rapidamente.
Para investigar se tal crescimento ocorreu no universo primitivo, os pesquisadores usaram o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (MOIRCS) do Telescópio Subaru. Rastreando o movimento do gás próximo ao quasar e analisando a linha de emissão de Mg II (2.800 Å), eles estimaram a massa do buraco negro. Os resultados apontam para um buraco negro supermassivo que existiu há cerca de 12 mil milhões de anos e que está a acumular matéria a cerca de 13 vezes o limite de Eddington, com base em medições de raios-X.
Um quasar que desafia as expectativas
O que diferencia este material é como ele se comporta em diferentes comprimentos de onda de luz. Muitos modelos teóricos prevêem que durante o crescimento super-Eddington, mudanças na estrutura interna do fluxo de crescimento enfraquecem a emissão de raios X e suprimem a atividade do jato. Em vez disso, esses quasares são brilhantes em raios X e fortemente barulhentos no rádio ao mesmo tempo. As descobertas sugerem que o buraco negro ainda está crescendo a velocidades extremas, mantendo uma coroa ativa e um jato poderoso. Esta combinação incomum aponta para processos físicos que os modelos atuais ainda não explicam completamente.
A equipa sugere que o quasar pode ter sido visto durante um breve período de transição, talvez após uma súbita explosão de gás. Neste cenário, o rápido crescimento do material disponível leva o buraco negro a um estado super-Eddington. Durante um tempo limitado, tanto a coroa emissora de raios X como o jacto de rádio estão altamente activos antes do sistema se estabelecer num modo mais normal de acreção gradual.
Se esta explicação estiver correta, o objeto oferece uma rara oportunidade para estudar o crescimento dos buracos negros à medida que mudam ao longo do tempo no Universo primitivo, um passo importante para explicar como os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente.
Implicações para a evolução da galáxia
Fortes sinais de rádio indicam que o jato carrega energia suficiente para impactar o ambiente ao seu redor. Esses jatos podem aquecer ou perturbar o gás dentro da galáxia hospedeira, afetando potencialmente a formação de estrelas e moldando a forma como as galáxias e os seus buracos negros centrais evoluem em conjunto. A relação entre o crescimento do super-Eddington e o feedback a jato ainda não é bem compreendida, e este quasar fornece um valioso ponto de referência para testar novos conceitos.
A autora principal, Sakiko Obuchi (Universidade Waseda), disse:
“Esta descoberta ajuda-nos a compreender como é que os buracos negros supermassivos se formaram tão rapidamente no Universo primitivo. Queremos investigar o que alimenta a emissão invulgarmente forte de raios-X e rádio e se objetos semelhantes estão escondidos nos dados da pesquisa.”
Os resultados foram publicados como Obuchi et al. “Descoberta de um quasar radio-alto luminoso de raios X em z = 3,4: uma possível fase transicional super-Eddington”. Jornal Astrofísico em 21 de janeiro de 2026.
O estudo foi apoiado por Grants-in-Aid for Scientific Research (Grant Nos. 25K01043, 23K13154, 22H00157), JST Forest Program (JPMJFR2466) e uma bolsa de pesquisa da Fundação Inamori.
O Telescópio Subaru é um grande observatório óptico-infravermelho operado pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão, Instituto Nacional de Ciências Naturais, com o apoio do Projeto MEXT para a Promoção de Grandes Fronteiras Científicas. A equipe reconhece e respeita o significado cultural, histórico e natural de Maunakea, no Havaí, de onde foram feitas estas observações.
