Astrônomos utilizaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para medir, pela primeira vez, a massa de um buraco negro supermassivo dormente com cerca de 6 bilhões de massas solares, localizado a 10 bilhões de anos-luz de distância, no centro da galáxia MRG‑M0138. Essa é a medição mais distante já realizada desse tipo de objeto, capturando a galáxia quando o Universo tinha apenas 4 bilhões de anos.

Geralmente, buracos negros supermassivos são detectados quando estão ativos e rodeados por matéria brilhante em núcleos galácticos. No entanto, os buracos negros dormentes, que consomem pouca matéria, permanecem praticamente invisíveis — sua presença é revelada apenas pelo efeito gravitacional sobre o movimento das estrelas ao redor.

Para superar esse desafio, a equipe aplicou a técnica de dinâmica estelar, rastreando as estrelas no núcleo de MRG‑M0138 com o JWST. Até então, essa abordagem só havia sido bem-sucedida em buracos negros consideravelmente mais próximos, como Sagitário A*, a 26 mil anos-luz, ou em galáxias a até 700 milhões de anos-luz. Agora, o método foi expandido para uma distância 15 vezes maior do que o limite anterior.

De acordo com Richard Ellis, do University College London, a análise do movimento coletivo das estrelas permitiu medir a massa de um buraco negro que seria, de outra forma, indetectável. A aplicação da técnica em uma galáxia tão distante abre novas possibilidades para mapear a evolução dos buracos negros ao longo do tempo cósmico.

O avanço só foi possível graças ao fenômeno da lente gravitacional: a luz de MRG‑M0138 foi ampliada 30 vezes por uma galáxia intermediária, que distorceu o espaço-tempo conforme previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein. Esse efeito multiplica e distorce a luz de objetos distantes, possibilitando a observação de detalhes que, de outra forma, seriam inacessíveis.

Combinando a ampliação gravitacional com a sensibilidade do JWST, os cientistas conseguiram observar a região dominada pela gravidade do buraco negro, onde as estrelas aceleram. Para Andrew Newman, da Carnegie Science, essa é atualmente uma das melhores técnicas para medir massas de buracos negros, agora aplicada a uma era remota do Universo.

A pesquisa também revelou que MRG‑M0138 é uma galáxia dormente, sem formação estelar ativa. Isso indica que seu buraco negro já passou por um período de intensa alimentação, provavelmente como um quasar, expulsando gás e poeira e interrompendo o nascimento de novas estrelas.

Essas descobertas contribuem para o entendimento de como buracos negros supermassivos influenciam o desenvolvimento de suas galáxias hospedeiras e esclarecem a relação entre o crescimento desses gigantes e o fim da formação estelar em galáxias distantes.