Monstro em massa faminto
O buraco negro no centro de uma
galáxia no início do universo recebeu menos fluxo de massa do que o esperado
Potência
cósmica: Impressão artística de um quasar cuja região central foi literalmente
colocada em movimento no universo primitivo. Embora as galáxias muitas vezes se
fundissem naquela época, grandes quantidades de matéria foram lançadas nos
centros das galáxias. Quando a matéria orbita o buraco negro supermassivo no
centro de uma galáxia, é libertada energia, o que explica o enorme brilho de
uma galáxia activa. O quasar ainda pode, portanto, ser observado hoje a grande
distância. © ESO / M. Kornmesser
Com
o instrumento GRAVITY atualizado no Interferômetro do Very Large Telescope do
Observatório Europeu do Sul, uma equipe de astrônomos liderada pelo Instituto
Max Planck de Física Extraterrestre determinou a massa de um Buraco Negro em
uma galáxia apenas 2 bilhões de anos após o Big Bang. .
Com
300 milhões de massas solares, o buraco negro é, na verdade, submassivo em
comparação com a massa da sua galáxia hospedeira. Os pesquisadores suspeitam do
que está acontecendo aqui.
No
universo mais local, os astrónomos observaram relações estreitas entre as
propriedades das galáxias e a massa dos buracos negros supermassivos que
residem nos seus centros, sugerindo que as galáxias e os buracos negros
coevoluem. Um teste crucial seria investigar esta relação nos primeiros tempos
cósmicos, mas para estas galáxias distantes os métodos diretos tradicionais de
medição da massa do buraco negro são impossíveis ou extremamente difíceis.
Embora
estas galáxias brilhem frequentemente muito intensamente (foram apelidadas de
“quasares” ou “objectos quase estelares” quando foram descobertas pela primeira
vez na década de 1950), estão tão distantes que não podem ser detectadas com a
maioria dos telescópios.
Em
2018, fizemos as primeiras medições inovadoras da massa de um buraco negro de
um quasar com o GRAVITY”, diz Taro Shimizu, cientista do Instituto Max Planck
de Física Extraterrestre. “Este quasar estava muito próximo, no entanto. Agora,
atingimos um desvio para o vermelho de 2,3, correspondendo a um tempo
retrospectivo de 11 mil milhões de anos.” GRAVITY+ abre agora uma forma nova e
precisa de estudar o crescimento dos buracos negros nesta época crítica, muitas
vezes chamada de “meio-dia cósmico”, quando tanto os buracos negros como as
galáxias estavam a crescer rapidamente.
Ilustração das observações GRAVITY+ de um quasar no Universo primordial. A imagem de fundo mostra a evolução do Universo desde o Big Bang, com o quasar J0920 (impressão de artista) há 11 mil milhões de anos. As observações foram possíveis graças à combinação dos quatro telescópios do VLT. Crédito: T. Shimizu; imagem de fundo - NASA/WMAP; ilustração do quasar - ESO/M. Kornmesser; VLT - ESO/G. Hüdepohl
“Esta
é realmente a próxima revolução na astronomia – agora podemos obter imagens de
buracos negros no universo primitivo, 40 vezes mais nítidas do que seria
possível com o telescópio James Webb”, aponta Frank Eisenhauer, diretor do
Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. que lidera o grupo que
desenvolve o instrumento GRAVITY e as melhorias do GRAVITY+. GRAVITY combina
todos os quatro telescópios de 8 metros do Very Large Telescope do ESO
interferometricamente, criando essencialmente um telescópio virtual gigante com
um diâmetro de 130 metros.
A equipe conseguiu resolver espacialmente o movimento das nuvens de gás em torno do buraco negro central da galáxia, denominado SDSS J092034.17+065718.0, à medida que giram num disco espesso. Isto permite uma medição direta da massa do buraco negro.
Com 320 milhões de massas solares, a massa do buraco negro acaba por ter um peso inferior em comparação com a sua galáxia hospedeira, que tem uma massa de cerca de 60 mil milhões de massas solares. Isto sugere que a galáxia hospedeira cresceu mais rapidamente do que o buraco negro supermassivo, indicando um atraso entre o crescimento da galáxia e do buraco negro para alguns sistemas.
“O
cenário provável para a evolução desta galáxia parece ser um forte feedback de
supernova, onde estas explosões estelares expelem gás das regiões centrais
antes que este possa atingir o buraco negro no centro galáctico”, diz Jinyi
Shangguan, cientista do mesmo grupo de investigação. .
“O
buraco negro só poderá começar a crescer rapidamente – e acompanhar o
crescimento geral da galáxia – quando a galáxia se tornar suficientemente
massiva para reter um reservatório de gás nas suas regiões centrais, mesmo
contra o feedback de supernova.”
Para determinar se este cenário é também o modo dominante de coevolução para outras galáxias e seus buracos negros centrais, a equipe fará o acompanhamento com medições de massa de buracos negros de maior precisão no início do universo.
Fonte: Sociedade Max Planck
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