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Telescópios no Chile contribuem para descoberta o primeiro buraco negro supermassivo do Universo

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Uma equipe internacional de astrônomos descobriu o quasar mais distante conhecido até hoje. Formado apenas 670 milhões de anos após o Big Bang, o quasar é mil vezes mais luminoso que a Via Láctea e é alimentado pelo primeiro buraco negro supermassivo já mencionado, que pesa mais de 1,6 bilhão de vezes a massa do Sol. Observado há mais de 13 bilhões de anos, este quasar totalmente formado é também o mais antigo conhecido e fornece informações cruciais aos astrônomos sobre a formação de galáxias massivas no Universo primitivo. O resultado foi publicado hoje na reunião de janeiro de 2021 da American Astronomical Society.

(Fonte: NOIRLab) Quasares, que são alimentados por buracos negros supermassivos colossais, são os objetos mais energéticos do Universo e ocorrem quando o gás quente encontrado no disco de acreção ao redor de um buraco negro supermassivo é inevitavelmente atraído para dentro dele. interior, emitindo energia através do espectro eletromagnético. A quantidade de radiação eletromagnética produzida por quasares é enorme, tanto que os exemplos mais massivos deles excedem facilmente a energia emitida por galáxias inteiras. Hoje, uma equipe internacional de astrônomos anunciou a descoberta do J0313-1806, o quasar mais distante conhecido até agora [1].

“Os quasares mais distantes são cruciais para entender como os primeiros buracos negros se formaram e também para entender a reonização cósmica - a última grande fase de transição do nosso Universo”, explicou Xiaohui Fan, coautor da pesquisa e Professor Regente de Astronomia da a Universidade do Arizona. [2]

O quasar J0313-1806 foi observado há mais de 13 bilhões de anos e, embora seja o quasar mais distante conhecido, é também o mais antigo, tendo-se formado completamente cerca de 670 milhões de anos após o Grande explosão. O novo quasar é 10 bilhões de vezes mais brilhante que o nosso Sol - o que significa que produz 1.000 vezes mais energia do que toda a Via Láctea. A fonte de energia para este quasar é um buraco negro supermassivo que é 1,6 bilhão de vezes mais massivo que o nosso Sol, e corresponde ao primeiro buraco negro do Universo conhecido atualmente. [3]

A presença desse enorme buraco negro no início da história do Universo desafia as teorias da formação de buracos negros, pois os astrônomos precisam explicar como ele se formou quando mal tiveram tempo de fazê-lo. O pesquisador do Hubble da NASA na Universidade do Arizona e principal autor do artigo científico, Feige Wang, explicou que "os buracos negros criados pelas primeiras estrelas massivas não poderiam crescer tanto em apenas algumas centenas de milhões de anos".

As observações que possibilitaram esta descoberta foram feitas com o auxílio de vários telescópios que utilizam a largura de banda oferecida pela rede avançada chilena REUNA, incluindo instalações do Observatório AURA e NOIRLab, da National Science Foundation (NSF por sua sigla em inglês): o telescópio Víctor Blanco de 4 metros em Cerro Tololo e Gemini Sur. Outro telescópio envolvido no processo foi o Gemini North, localizado no Havaí. Dados do telescópio Blanco que contribuem para o estudo DESI Legacy Imaging Surveys - que nutre a comunidade astronômica por meio do Astro Data Lab no Centro de Dados da Comunidade Científica do NOIRLab (CSDC) - ajudaram primeiro a identificar J0313-1806, enquanto As observações da Gemini South foram cruciais para confirmar sua identidade como quasar. Além disso, espectros de alta qualidade de dois observatórios no Havaí (Gemini North e o Observatório W. M. Keck) foram usados ​​para medir a massa do buraco negro supermassivo central.

"O quasar mais distante e o buraco negro mais antigo são marcadores importantes na história do Universo", disse o diretor do programa Martin Still da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos. "Os pesquisadores aproveitaram várias instalações do NSF NOIRLab para fazer essa descoberta."

Além de determinar o peso do monstruoso buraco negro, as observações do Gemini North e do Observatório Keck revelaram uma saída extremamente rápida que emana do quasar na forma de um vento de alta velocidade viajando a 20% da velocidade de a luz. "A energia liberada por este fluxo de alta velocidade extrema é grande o suficiente para influenciar a formação estelar de toda a galáxia hospedeira do quasar", explicou Jinyi Yang, bolsista de pós-doutorado da Peter A. Strittmatter Fellowship do Observatório Steward da Universidade. do Arizona. Este é o primeiro exemplo conhecido de um quasar que modela o crescimento de sua galáxia hospedeira, tornando J0313-1806 um alvo promissor para observações futuras.

A galáxia que abriga J0313-1806 está passando por um surto de formação de estrelas, produzindo novas estrelas 200 vezes mais rápido do que na Via Láctea. A combinação desta intensa formação de estrelas, o quasar luminoso e o fluxo de alta velocidade tornam J0313-1806 e sua galáxia hospedeira um laboratório natural promissor para a compreensão do crescimento de buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras no Universo inicial.

“Este seria um grande objeto para investigar a formação dos primeiros buracos negros supermassivos”, conclui Feige Wang. “Também esperamos aprender mais sobre o efeito dos fluxos de quasar em sua galáxia hospedeira, bem como aprender como galáxias maiores se formam. maciça no início do Universo ”.

Notas

[1] Com um desvio para o vermelho de 7,64.

[2] Existem duas fases de transição no Universo.

[3] Distância e tempo estão altamente interligados na astronomia, já que a luz de objetos distantes leva tempo para chegar aos observadores na Terra. Por exemplo, vemos o Sol como ele era há 8 minutos, assim como nossas últimas observações do centro da Via Láctea mostram como ele era há mais de 25 mil anos. Quanto mais longe os astrônomos olham, mais para trás no tempo eles são capazes de observar.