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sexta-feira, 16 de novembro de 2018

Astrônomos revelam o crescimento de Buracos Negros em galáxias em colisão

Caros Leitores,

Espreitando através de grossos muros de gás e poeira que cercam os núcleos confusos de galáxias em fusão, os astrônomos estão obtendo sua melhor visão ainda de pares próximos de buracos negros supermassivos enquanto eles marcham em direção à coalescência em mega buracos negros.
Uma equipe de pesquisadores liderada por Michael Koss, da Eureka Scientific Inc., em Kirkland, Washington, https://eurekasci.com/ realizou a maior pesquisa dos núcleos de galáxias próximas em luz infravermelha, usando imagens de alta resolução tiradas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA e pelo WM Keck. Observatório no Havaí. As observações do Hubble representam mais de 20 anos de instantâneos de seu vasto arquivo.



Essas imagens revelam o estágio final de uma união entre um par de núcleos galácticos nos núcleos confusos de galáxias em colisão. A imagem à esquerda, tirada pela Wide Field Camera 3 do Hubble, mostra a galáxia em fusão NGC 6240. Um close-up dos dois núcleos brilhantes desta união galáctica é mostrado à direita. Essa visão, captada pela luz infravermelha, atravessa a densa nuvem de poeira e gás que envolve as duas galáxias em colisão e descobre os núcleos ativos. Os buracos negros pesados ​​nesses núcleos estão crescendo rapidamente à medida que se alimentam de gás lançado pela fusão da galáxia. O rápido crescimento dos buracos negros ocorre durante os últimos 10 milhões a 20 milhões de anos da fusão.
Créditos: NASA, ESA e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
"Ver os pares de núcleos de galáxias fundidos associados a esses imensos buracos negros tão próximos foi bastante surpreendente", disse Koss. "Em nosso estudo, vemos dois núcleos da galáxia bem quando as imagens foram tiradas. Você não pode argumentar com isso; é um resultado muito 'limpo', que não depende da interpretação."
As imagens também fornecem uma visualização em close de um fenômeno que deve ter sido mais comum no início do universo, quando as fusões de galáxias eram mais frequentes. Quando as galáxias colidem, seus buracos negros monstros podem liberar energia poderosa na forma de ondas gravitacionais, o tipo de ondulação no espaço-tempo que só recentemente foi detectada por experimentos inovadores.
O novo estudo também oferece uma prévia do que provavelmente acontecerá em nosso próprio quintal cósmico, em vários bilhões de anos, quando nossa Via Láctea se combina com a vizinha galáxia de Andrômeda e seus respectivos buracos negros centrais se misturam.
"Simulações de computador de galáxias mostram que os buracos negros crescem mais rapidamente durante os estágios finais das fusões, perto do momento em que os buracos negros interagem, e é isso que encontramos em nossa pesquisa", disse Laura Blecha, da Universidade de Flórida, em Gainesville. "O fato de os buracos negros crescerem cada vez mais rápido à medida que as fusões avançam nos mostra que os encontros com galáxias são realmente importantes para nossa compreensão de como esses objetos se tornaram monstruosamente grandes".
Uma fusão de galáxias é um processo lento que dura mais de um bilhão de anos, quando duas galáxias, sob o impulso inexorável da gravidade, dançam uma na direção da outra antes de finalmente se unirem. As simulações revelam que as galáxias levantam muito gás e poeira enquanto se submetem a um acidente de trem em câmera lenta.








Imagens de quatro outras galáxias em colisão, junto com vistas em close de seus núcleos aglutinantes nos núcleos brilhantes, são mostradas sob os instantâneos do Hubble de NGC 6240. A imagem da esquerda de cada par, mostrando as galáxias em fusão, foi tomada pelo Panoramic Survey. Sistema de Telescópio e Resposta Rápida (Pan-STARRS). A imagem da direita, mostrando os núcleos brilhantes, foi tirada em luz infravermelha pelo Observatório WM Keck, no Havaí, usando óptica adaptativa para aguçar a vista. 
Os núcleos de cada uma das fotos infravermelhas do Observatório Hubble e Keck têm apenas cerca de 3.000 anos-luz de distância - quase um abraço em termos cósmicos. Se houver pares de buracos negros, eles provavelmente se fundirão nos próximos 10 milhões de anos para formar um buraco negro mais massivo. Essas observações fazem parte do maior levantamento de todos os núcleos de galáxias próximas, usando imagens de alta resolução em luz infravermelha captadas pelos observatórios Hubble e Keck. A distância média das galáxias da pesquisa é de 330 milhões de anos-luz da Terra.
Créditos: NASA, ESA e M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); Observatório WM Keck; Telescópio de Levantamento Panorâmico e Sistema de Resposta Rápida (Pan-STARRS)

O material ejetado muitas vezes forma uma cortina espessa ao redor dos centros das galáxias coalescentes, protegendo-os de vista na luz visível. Parte do material também cai nos buracos negros nos núcleos das galáxias em fusão. Os buracos negros crescem rapidamente enquanto se alimentam com sua comida cósmica, e, sendo comedores confusos, eles fazem o gás inflar brilhar intensamente. Este rápido crescimento ocorre durante os últimos 10 milhões a 20 milhões de anos do sindicato. As imagens do Hubble e do Keck Observatory capturaram visões de perto deste estágio final, quando os buracos negros preenchidos estão separados por apenas 3.000 anos-luz - quase um abraço em termos cósmicos.
Não é fácil encontrar núcleos de galáxias tão próximos. A maioria das observações prévias de galáxias em colisão capturaram os buracos negros que coalescem em estágios iniciais quando eles estavam cerca de 10 vezes mais distantes. O estágio final do processo de fusão é tão evasivo porque as galáxias que interagem estão envoltas em poeira e gás densos e requerem observações de alta resolução em luz infravermelha que podem ver através das nuvens e identificar as localizações dos dois núcleos que se fundem.
A equipe primeiro procurou por buracos negros visualmente obscurecidos, peneirando 10 anos de dados de raios X do Telescópio de Alerta de Explosão (BAT) a bordo do Telescópio Neil Gehrels Swift da NASA, um observatório espacial de alta energia. "O gás que cai nos buracos negros emite raios-X, e o brilho dos raios-X indica a rapidez com que o buraco negro está crescendo", explicou Koss. "Eu não sabia se encontraríamos fusões ocultas, mas suspeitávamos, com base em simulações de computador, que elas estariam em galáxias densamente encobertas. Por isso, tentamos espiar através da poeira com as imagens mais nítidas possíveis, na esperança de encontrar coalescências. buracos negros ".
Os pesquisadores vasculharam o arquivo do Hubble, identificando as galáxias fundidas que viram nos dados de raios-X. Eles então usaram a visão super-nítida e quase infravermelha do observatório Keck para observar uma amostra maior de buracos negros produtores de raios X não encontrados no arquivo do Hubble.
"As pessoas já haviam realizado estudos para procurar esses buracos negros interativos antes, mas o que realmente possibilitou esse estudo em particular foram os raios X que podem romper o casulo de poeira", disse Koss. "Nós também parecemos um pouco mais longe no universo, para que pudéssemos examinar um volume maior de espaço, dando-nos uma chance maior de encontrar buracos negros mais luminosos e de rápido crescimento."
A equipe visou galáxias com uma distância média de 330 milhões de anos-luz da Terra. Muitas das galáxias são semelhantes em tamanho às galáxias da Via Láctea e Andrômeda. A equipe analisou 96 galáxias do Observatório Keck e 385 galáxias do arquivo do Hubble encontrado em 38 diferentes programas de observação do Hubble. As galáxias da amostra são representativas do que os astrônomos encontrariam ao realizar uma pesquisa em todo o céu.
Para verificar seus resultados, a equipe de Koss comparou as galáxias da pesquisa com outras 176 galáxias do arquivo do Hubble que não possuem buracos negros que crescem ativamente. A comparação confirmou que os núcleos luminosos encontrados no censo dos pesquisadores de galáxias que interagem empoeiradas são de fato uma assinatura de pares de buracos negros em rápido crescimento que se dirigem para uma colisão.
Quando os dois buracos negros supermassivos em cada um desses sistemas finalmente se juntam em milhões de anos, seus encontros produzirão fortes ondas gravitacionais. Ondas gravitacionais produzidas pela colisão de dois buracos negros de massa estelar já foram detectadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO). Observatórios como a planejada antena espacial baseada em espaço da NASA / ESA (LISA) serão capazes de detectar as ondas gravitacionais de baixa frequência de fusões supermassivas de buracos negros, que são um milhão de vezes mais massivas que as detectadas pelo LIGO.
Futuros telescópios infravermelhos, como o planejado Telescópio Espacial James Webb da NASA e uma nova geração de telescópios gigantes baseados em terra, fornecerão uma sonda ainda melhor de colisões de galáxias empoeiradas, medindo as massas, a taxa de crescimento e a dinâmica de pares de buracos negros próximos. O telescópio Webb também pode ser capaz de olhar em luz infravermelha média para descobrir mais interações de galáxias, tão encapsuladas em gás e poeira espessos que até mesmo a luz infravermelha próxima não pode penetrá-los.
Os resultados da equipe aparecerão online na edição de 7 de novembro de 2018 da revista  Nature . https://www.nature.com/
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Européia). O Centro de Voos Espaciais Goddard, da NASA, em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas do Hubble. O STScI é operado pela NASA pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, em Washington, DC
Instituto de Ciência do Telescópio Espacial Donna Weaver / Ray Villard  , Baltimore, Maryland 
410-338-4493 / 410-338-4514
Michael Koss
Eureka Scientific Inc., Kirkland, Washington
Última atualização: 7 de novembro de 2018
Editor: Karl Hille
Fonte: NASA / Hubble - 7 de novembro de 2018

HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.












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