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Astrônomos que usam o Very Large Telescope do ESO observaram reservatórios de gás frio em torno de algumas das primeiras galáxias do Universo. Esses halos de gás são o alimento perfeito para buracos negros supermassivos no centro dessas galáxias, que agora são vistas como eram há mais de 12,5 bilhões de anos atrás. Esse armazenamento de alimentos pode explicar como esses monstros cósmicos cresceram tão rápido durante um período da história do Universo conhecido como Amanhecer Cósmico.
“ Agora podemos demonstrar, pela primeira vez, que galáxias primordiais têm comida suficiente em seus ambientes para sustentar o crescimento de buracos negros supermassivos e a formação de estrelas vigorosa ” , diz Emanuele Paolo Farina, do Instituto Max Planck de Astronomia. em Heidelberg, Alemanha, que liderou a pesquisa publicada hoje no The Astrophysical Journal. “ Isso adiciona uma peça fundamental ao quebra-cabeça que os astrônomos estão construindo para imaginar como as estruturas cósmicas se formaram mais de 12 bilhões de anos atrás. "
Os astrônomos se perguntaram como os buracos negros supermassivos foram capazes de crescer tão grandes tão cedo na história do Universo. " A presença desses primeiros monstros, com massas de vários bilhões de vezes a massa do nosso Sol, é um grande mistério " , diz Farina, que também é afiliada ao Instituto de Astrofísica Max Planck em Garching bei München. Isso significa que os primeiros buracos negros, que podem ter se formado a partir do colapso das primeiras estrelas, devem ter crescido muito rapidamente. Mas, até agora, os astrônomos não haviam visto 'comida de buraco negro' - gás e poeira - em quantidades grandes o suficiente para explicar esse rápido crescimento.
Para complicar ainda mais, observações anteriores com o ALMA , o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, revelaram muita poeira e gás nessas galáxias iniciais que alimentavam a rápida formação de estrelas. Essas observações do ALMA sugeriram que sobrava pouco para alimentar um buraco negro.
Para resolver esse mistério, Farina e seus colegas usaram o instrumento MUSE no Very Large Telescope ( VLT ) do ESO no deserto chileno de Atacama para estudar quasares - objetos extremamente brilhantes movidos por buracos negros supermassivos que estão no centro de galáxias massivas. O estudo pesquisou 31 quasares vistos há mais de 12,5 bilhões de anos atrás, numa época em que o Universo ainda era um bebê, com apenas 870 milhões de anos. Esta é uma das maiores amostras de quasares desde o início da história do Universo a ser pesquisada.
Os astrônomos descobriram que 12 quasares estavam cercados por enormes reservatórios de gás: halos de gás hidrogênio denso e fresco, estendendo-se 100.000 anos-luz a partir dos buracos negros centrais e com bilhões de vezes a massa do Sol. A equipe, da Alemanha, EUA, Itália e Chile, também descobriu que esses halos de gás estavam fortemente ligados às galáxias, fornecendo a fonte de alimento perfeita para sustentar o crescimento de buracos negros supermassivos e a formação de estrelas vigorosas.
A pesquisa foi possível graças à excelente sensibilidade do MUSE, o Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiplas, no VLT do ESO, que Farina diz ser "um divisor de águas" no estudo dos quasares. " Em questão de algumas horas por alvo, fomos capazes de nos aprofundar nos arredores dos buracos negros mais maciços e vorazes presentes no jovem universo ", acrescenta ele. Enquanto os quasares são claros, os reservatórios de gás ao redor deles são muito mais difíceis de observar. Mas o MUSE conseguiu detectar o brilho fraco do gás hidrogênio nos halos, permitindo que os astrônomos finalmente revelassem os esconderijos de alimentos que alimentam buracos negros supermassivos no início do Universo.
No futuro, o ELM ( Extremely Large Telescope ) do ESO ajudará os cientistas a revelar ainda mais detalhes sobre galáxias e buracos negros supermassivos nos primeiros dois bilhões de anos após o Big Bang. "Com o poder do ELT, seremos capazes de nos aprofundar ainda mais no Universo primitivo para encontrar muitas outras nebulosas de gás", conclui Farina.
Mais Informações
Esta pesquisa é apresentada em um artigo para aparecer no The Astrophysical Journal .
A equipe é composta por Emanuele Paolo Farina (Instituto Max Planck de Astronomia [MPIA], Heidelberg, Alemanha e Instituto Max Planck de Astrofísica [MPA], Garching bei München, Alemanha), Fabrizio Arrigoni-Battaia (MPA), Tiago Costa (MPA) ), Fabian Walter (MPIA), Joseph F. Hennawi (MPIA e Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, EUA [UCSB Physics]), Anna-Christina Eilers (MPIA), Alyssa B. Drake (MPIA), Roberto Decarli (Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais de Bolonha, Instituto Nacional Italiano de Astrofísica [INAF], Bolonha, Itália), Thales A. Gutcke (MPA), Chiara Mazzucchelli (Observatório Europeu do Sul, Vitacura, Chile), Marcel Neeleman (MPIA), Iskren Georgiev (MPIA), Eduardo Bañados (MPIA), Frederick B. Davies (UCSB Physics), Xiaohui Fan (Observador Steward, Universidade do Arizona, Tucson, EUA [Steward]),Masafusa Onoue (MPIA), Jan-Torge Schindler (MPIA), Bram P.Venemans (MPIA), Feige Wang (UCSB Physics), Jinyi Yang (Steward), Sebastian Rabien (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching bei München, Alemanha) ) e Lorenzo Busoni (Observatório Astrofísico INAF-Arcetri, Florença, Itália).
O ESO é a principal organização intergovernamental de astronomia da Europa e o observatório astronômico terrestre mais produtivo do mundo de longe. Possui 16 Estados-Membros: Áustria, Bélgica, República Tcheca, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Irlanda, Itália, Holanda, Polônia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido, além do país anfitrião do Chile. e com a Austrália como parceiro estratégico. O ESO realiza um ambicioso programa focado no projeto, construção e operação de poderosas instalações de observação terrestre, permitindo que os astrônomos façam importantes descobertas científicas. O ESO também desempenha um papel de liderança na promoção e organização da cooperação em pesquisa astronômica. O ESO opera três locais únicos de observação de classe mundial no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, O ESO opera o Very Large Telescope e seu Interferômetro de Telescópio Very Large, líder mundial, além de dois telescópios de pesquisa, o VISTA trabalhando no infravermelho e o VLT Survey Telescope de luz visível. Também no Paranal, o ESO sediará e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. O ESO também é um parceiro importante em duas instalações no Chajnantor, APEX e ALMA, o maior projeto astronômico existente. E no Cerro Armazones, perto de Paranal, o ESO está construindo o Telescópio Extremamente Grande de 39 metros, o ELT, que se tornará “o maior olho do mundo no céu”. Também no Paranal, o ESO sediará e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. O ESO também é um parceiro importante em duas instalações no Chajnantor, APEX e ALMA, o maior projeto astronômico existente. E no Cerro Armazones, perto de Paranal, o ESO está construindo o Telescópio Extremamente Grande de 39 metros, o ELT, que se tornará “o maior olho do mundo no céu”. Também no Paranal, o ESO sediará e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. O ESO também é um parceiro importante em duas instalações no Chajnantor, APEX e ALMA, o maior projeto astronômico existente. E no Cerro Armazones, perto de Paranal, o ESO está construindo o Telescópio Extremamente Grande de 39 metros, o ELT, que se tornará “o maior olho do mundo no céu”.
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