Astrônomos descobrem 83 buracos negros supermassivos

Aqui estão 100 quasares - supostamente alimentados por buracos negros supermassivos em seus centros - identificados através de dados do Hyper Suprime-Cam montado no telescópio Subaru. As 7 principais linhas representam as 83 novas descobertas. As 2 linhas inferiores representam 17 quasares conhecidos anteriormente na área de pesquisa. Imagem via NAOJ

Os astrônomos disseram em 13 de março de 2019 que descobriram 83 novos quasares, alimentados por buracos negros supermassivos em seus núcleos, no universo muito distante e, portanto, muito precoce. Quasares são objetos extremamente luminosos no universo primitivo. Eles são tão luminosos que podemos vê-los brilhando, mesmo nessa grande distância. Pensa-se que esses novos venham de uma época em que o universo tinha menos de 10% de sua idade atual. Os astrônomos disseram que fizeram as descobertas usando um instrumento de ponta, a câmera de campo amplo Hyper Suprime-Cam montada no telescópio Subaru. Eles disseram sua descoberta:

... aumenta consideravelmente o número de buracos negros conhecidos naquela época e revela, pela primeira vez, como os buracos negros supermassivos comuns estão no início da história do universo. Além disso, [a descoberta] fornece uma nova visão sobre o efeito dos buracos negros no estado físico do gás no universo inicial nos primeiros bilhões de anos.

Quer ver de perto um dos novos quasares? Você não pode. Eles estão simplesmente muito longe. A imagem abaixo mostra um dos quasares recém-descobertos. É impressionante, quando você se lembra que sua luz chegou até nós há mais de 13 bilhões de anos atrás.

Luz de um dos quasares mais distantes conhecidos, alimentado por um buraco negro supermassivo em seu núcleo, a cerca de 13, 05 bilhões de anos-luz da Terra. Os outros objetos no campo são principalmente estrelas em nossa Via Láctea e galáxias vistas ao longo da linha de visão. Imagem via Hyper Suprime-Cam / Telescópio Subaru / NAOJ.

Vamos falar um pouco sobre como os astrônomos descobriram todos esses novos quasares movidos a buracos negros. A equipe de pesquisa liderada por Yoshiki Matsuoka, da Universidade de Ehime, no Japão, usou dados obtidos com um instrumento chamado Hyper Suprime-Cam, montado em um dos maiores telescópios do mundo, o Telescópio Subaru do Observatório Astronômico Nacional do Japão, localizado no cume de Mauna Kea no Havaí.

O Hyper Suprime-Cam, disseram esses astrônomos, é particularmente poderoso por ter um campo de visão excepcionalmente grande, sete vezes a área da lua cheia. A equipe Hyper Suprime-Cam está atualmente envolvida na realização de uma pesquisa do céu usando 300 noites de tempo do telescópio, distribuídas por cinco anos. A pesquisa revelou os 83 quasares muito distantes anteriormente desconhecidos, presumivelmente com buracos negros supermassivos em seus núcleos.

Juntamente com os 17 quasares já conhecidos na região da pesquisa, Matsuoka e colaboradores descobriram que - no universo primitivo, em um momento em que o universo tinha menos de 10% de sua idade atual - havia aproximadamente um buraco negro supermassivo em cada cubo de espaço um bilhão de anos-luz de um lado. Eles disseram:

Os quasares descobertos estão a cerca de 13 bilhões de anos-luz da Terra; em outras palavras, nós os vemos como existiam 13 bilhões de anos atrás. O tempo decorrido desde o Big Bang até a época cósmica é de apenas 5% da era cósmica atual (13, 8 bilhões de anos), e é notável que esses objetos densos e massivos foram capazes de se formar tão logo após o Big Bang. O quasar mais distante descoberto pela equipe está a 13, 05 bilhões de anos-luz de distância, vinculado ao segundo buraco negro supermassivo mais distante já descoberto.

Conceito artístico do instrumento Hyper Suprime-Cam no telescópio Suburu. É uma gigantesca câmera fotográfica digital; sua altura é mais alta que um ser humano e pesa cerca de três toneladas. A câmera possui um campo de visão excepcionalmente amplo. Imagem via NAOJ.

Agora, veja mais sobre esses buracos negros supermassivos no centro dos quasares. Sem os buracos negros, os quasares seriam apenas galáxias comuns no universo primitivo. Não haveria nada para alimentar sua fantástica produção de energia e, portanto, nunca os veríamos. Mas, de fato, os buracos negros supermassivos devem estar lá. Buracos negros supermassivos - embora mais antigos, mais silenciosos - também são encontrados em galáxias próximas. Existe até um buraco negro supermassivo relativamente silencioso no centro da nossa galáxia Via Láctea. Uma declaração do Observatório Astronômico Nacional do Japão explicou:

Buracos negros supermassivos são encontrados no centro das galáxias e têm massas milhões ou até bilhões de vezes a do sol. Embora sejam predominantes no universo atual, não está claro quando eles se formaram, e quantos deles existem no distante universo inicial.

Embora os buracos negros supermassivos distantes sejam identificados como quasares, que brilham à medida que o gás se acumula neles (veja o conceito do artista abaixo), estudos anteriores foram sensíveis apenas aos quasares mais raros e luminosos e, portanto, aos buracos negros mais maciços.

As novas descobertas sondam a população de buracos negros supermassivos com massas características dos buracos negros mais comuns vistos no universo atual e, assim, lançam luz sobre sua origem.

Matsuoka disse:

Os quasares que descobrimos serão um assunto interessante para futuras observações de acompanhamento das instalações atuais e futuras. 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 alcançados até agora, a equipe disse que está olhando para o futuro à procura de buracos negros supermassivos ainda mais distantes e para revelar a época em que o primeiro buraco negro supermassivo apareceu no universo.

Conceito do artista de um quasar. Um buraco negro supermassivo fica no centro. A energia gravitacional do material que se acumula no buraco negro supermassivo é liberada como luz e, portanto, os quasares são extremamente luminosos e podem ser vistos em bilhões de anos-luz de espaço. Imagem via Yoshiki Matsuoka.

Conclusão: os astrônomos usaram uma câmera de campo amplo de ponta, a Hyper Suprime-Cam - montada em um dos maiores telescópios do mundo, o Subaru Telescope, no Havaí - para descobrir 83 novos quasares. Pensa-se que os quasares sejam alimentados por buracos negros supermassivos centrais. Estamos vendo-os em uma época em que o universo tinha menos de 10% de sua idade atual.

Fonte: Descoberta do primeiro quasar de baixa luminosidade em z> 7

Via NAOJ