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Astrônomos do Japão, Taiwan e Universidade de Princeton descobriram 83 quasares alimentados por buracos negros supermassivos que foram formados quando o Universo tinha apenas 5% de sua idade atual. Aqui, veja a impressão de um artista sobre um quasar. Um buraco negro supermassivo fica no centro, e a energia gravitacional do material que se acumula nele é liberada como luz. Crédito: Yoshiki Matsuoka
"É notável que esses objetos tão densos pudessem se formar logo após o Big Bang", disse Michael Strauss, professor de ciências astrofísicas da Universidade de Princeton, um dos co-autores do estudo. "Compreender como os buracos negros podem se formar no início do Universo, e quão comuns eles são, é um desafio para nossos modelos cosmológicos."
Essa descoberta aumenta consideravelmente o número de buracos negros conhecidos naquela época e revela, pela primeira vez, quão comuns eles são no início da história do Universo. Além disso, ele fornece uma nova visão sobre o efeito dos buracos negros sobre o estado físico do gás no início do Universo em seus primeiros bilhões de anos. A pesquisa aparece em uma série de cinco artigos publicados no The Astrophysical Journal e no Publications of the Astronomical Observatory of Japan .
Buracos negros supermassivos, encontrados nos centros de galáxias, podem ser milhões ou até bilhões de vezes mais massivos que o Sol. Enquanto eles prevalecem hoje, não está claro quando eles se formaram, e quantos existiam no Universo primitivo distante. Um buraco negro supermassivo torna-se visível quando o gás se acumula nele, fazendo com que ele brilhe como um "quasar". Estudos anteriores foram sensíveis apenas aos quasares muito raros e mais luminosos e, portanto, aos buracos negros mais massivos . As novas descobertas sondam a população de quasares mais fracos, alimentados por buracos negros com massas comparáveis à maioria dos buracos negros vistos no Universo atual.
Se a história do Universo, do Big Bang até o presente, estivesse disposta em um campo de futebol, a Terra e nosso Sistema Solar não apareceriam até a nossa linha de 33 jardas. A vida apareceu apenas dentro da linha de 28 jardas e os dinossauros foram extintos a meio caminho entre a linha de 1 jarda e o gol. Toda a história humana, desde que os hominídeos saíram das árvores, ocorre dentro de uma polegada da linha do gol. Nesta linha do tempo, os 83 buracos negros supermassivos descobertos pelo astrofísico de Princeton Michael Strauss e sua equipe internacional de colegas apareceriam de volta na linha de 6 jardas do Universo, logo após o próprio Big Bang. Crédito: Kyle McKernan, Escritório de Comunicações da Universidade de Princeton
A equipe de pesquisa usou dados obtidos com um instrumento de ponta, o "Hyper Suprime-Cam" (HSC), montado no Telescópio Subaru do Observatório Astronômico Nacional do Japão, localizado no cume de Maunakea, no Havaí. O HSC tem um gigantesco campo de visão - 1,77 graus de diâmetro, ou sete vezes a área da lua cheia - montado em um dos maiores telescópios do mundo. A equipe do HSC está examinando o céu ao longo de 300 noites de telescópio, espalhadas por cinco anos.
A equipe selecionou candidatos a quasar distantes dos dados sensíveis da pesquisa do HSC. Eles então realizaram uma intensa campanha de observação para obter espectros desses candidatos, usando três telescópios: o Telescópio Subaru; o Gran Telescopio Canarias, na ilha de La Palma, nas Canárias, Espanha; e o Telescópio Gemini Sul, no Chile. A pesquisa revelou 83 quasares desconhecidos e muito desconhecidos. Juntamente com 17 quasares já conhecidos na região pesquisada, os pesquisadores descobriram que há aproximadamente um buraco negro supermassivo por giga-ano-luz cúbico - em outras palavras, se você fragmentou o Universo em cubos imaginários que estão a um bilhão de anos-luz um lado, cada um seguraria um buraco negro supermassivo.
É amplamente aceito que o hidrogênio no Universo já foi neutro, mas foi "reionizado" - dividir em seus componentes prótons e elétrons - por volta da época em que a primeira geração de estrelas, galáxias e buracos negros supermassivos nasceram, nos primeiros. cem milhões de anos após o Big Bang. Este é um marco da história cósmica, mas os astrônomos ainda não sabem o que forneceu a incrível quantidade de energia necessária para causar a reionização. Uma hipótese convincente sugere que havia muito mais quasares no Universo primitivo do que o detectado anteriormente, e é a sua radiação integrada que reionizou o Universo.
Astrônomos do Japão, Taiwan e da Universidade de Princeton descobriram 83 quasares alimentados por buracos negros supermassivos no Universo distante, de uma época em que o Universo tinha menos de 10% de sua idade atual. Nesta fotografia tirada pela Câmera Hyper-Suprime no Telescópio Subaru em Maunakea, a luz brilha de um dos quasares mais distantes conhecidos, alimentado por um buraco negro supermassivo a 13,05 bilhões de anos-luz da Terra. Os outros objetos no campo são principalmente estrelas em nossa Via Láctea ou galáxias ao longo da linha de visão. Crédito: o Observatório Astronômico Nacional do Japão.
"No entanto, o número de quasares que observamos mostra que este não é o caso", explicou Robert Lupton, Ph.D. em 1985, ex-aluno que é um cientista sênior de pesquisa em ciências astrofísicas. "O número de quasares vistos é significativamente menor do que o necessário para explicar a reionização". A reionização foi, portanto, causada por outra fonte de energia, provavelmente várias galáxias que começaram a se formar no universo jovem.
O presente estudo foi possível graças à capacidade de pesquisa líder mundial da Subaru e HSC. "Os quasares que descobrimos serão um assunto interessante para mais observações de acompanhamento com instalações atuais e futuras", disse Yoshiki Matsuoka, ex-pesquisador de pós-doutorado de Princeton na Universidade de Ehime, no Japão, que liderou o estudo. "Também aprenderemos sobre a formação e evolução inicial de buracos negros supermassivos, comparando a densidade numérica medida e a distribuição de luminosidade com previsões de modelos teóricos."
Com base nos resultados obtidos até agora, a equipe está ansiosa para encontrar buracos negros ainda mais distantes e descobrir quando o primeiro buraco negro supermassivo apareceu no Universo .
Explorar mais: volume de rádio de manivela de rotação de buraco negro
Mais informações: Os resultados do presente estudo estão publicados nos cinco artigos seguintes - o segundo artigo em particular.
Yoshiki Matsuoka et al, Descoberta do Primeiro Quasar de Baixa Luminosidade em z> 7, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab0216
Yoshiki Matsuoka et al, Subaru High-z Exploração de Quasares de Baixa Luminosidade (SHELLQs). V. Função de Luminosidade do Quasar e Contribuição à Reionização Cósmica em z = 6, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aaee7a
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploração de Quasares de Baixa Luminosidade (SHELLQs). IV. Descoberta de 41 Quasares e Galáxias Luminosas a 5.7 ≤ z ≤ 6.9, The Astrophysical Journal Supplement Series (2018). DOI: 10.3847 / 1538-4365 / aac724
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploração de Quasares de Baixa Luminosidade (SHELLQs). II. Descoberta de 32 quasares e galáxias luminosas a 5,7 <z ≤ 6,8, Publicações da Sociedade Astronómica do Japão (2017). DOI: 10.1093 / pasj / psx046
Yoshiki Matsuoka et al. SUBARU ALTA ZEXPLORAÇÃO DE QUASARES DE BAIXA LUMINOSIDADE (SHELLQs). I. DESCOBERTA DE 15 QUASARES E GALÁXIAS BRILHANTES EM 5.7O Jornal Astrofísico (2016). DOI: 10.3847 / 0004-637X / 828/1/26
Fonte: PHYS.ORG / 13/03/0219
https://phys.org/news/2019-03-astronomers-supermassive-black-holes-early.html
Referência de revista: Astrophysical Journal
Oferecido por: Princeton University
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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.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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