Astrônomos descobriram 83 quasares alimentados por buracos negros supermassivos no universo primitivo.
MAIS NOTÍCIAS
Astrônomos do Japão, de 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.
"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.
 |
| 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: Observatório Astronômico Nacional do Japão |
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.
A amostra de quasares neste estudo é de cerca de 13 bilhões de anos-luz de distância da Terra; em outras palavras, estamos vendo-as como elas existiam 13 bilhões de anos atrás. Como o Big Bang ocorreu 13,8 bilhões de anos atrás, estamos efetivamente olhando para trás no tempo, vendo esses quasares e buracos negros supermassivos como eles apareceram apenas cerca de 800 milhões de anos após a criação do universo (conhecido).
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.
"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.
Mais informações: Os resultados do presente estudo estão publicados nos cinco artigos seguintes - o segundo artigo em particular.
Yoshiki Matsuoka et al, Discovery of the First Low-luminosity Quasar at z > 7, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab0216
Yoshiki Matsuoka et al, Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). V. Quasar Luminosity Function and Contribution to Cosmic Reionization at z = 6, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aaee7a
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7 ≤ z ≤ 6.9, The Astrophysical Journal Supplement Series (2018). DOI: 10.3847/1538-4365/aac724
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). II. Discovery of 32 quasars and luminous galaxies at 5.7 < z ≤ 6.8, Publications of the Astronomical Society of Japan (2017). DOI: 10.1093/pasj/psx046
Yoshiki Matsuoka et al. SUBARU HIGH-zEXPLORATION OF LOW-LUMINOSITY QUASARS (SHELLQs). I. DISCOVERY OF 15 QUASARS AND BRIGHT GALAXIES AT 5.7 The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/828/1/26
Journal reference: Astrophysical Journal
Fonte: Phys.Org
Yoshiki Matsuoka et al, Discovery of the First Low-luminosity Quasar at z > 7, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab0216
Yoshiki Matsuoka et al, Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). V. Quasar Luminosity Function and Contribution to Cosmic Reionization at z = 6, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aaee7a
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7 ≤ z ≤ 6.9, The Astrophysical Journal Supplement Series (2018). DOI: 10.3847/1538-4365/aac724
Yoshiki Matsuoka et al. Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). II. Discovery of 32 quasars and luminous galaxies at 5.7 < z ≤ 6.8, Publications of the Astronomical Society of Japan (2017). DOI: 10.1093/pasj/psx046
Yoshiki Matsuoka et al. SUBARU HIGH-zEXPLORATION OF LOW-LUMINOSITY QUASARS (SHELLQs). I. DISCOVERY OF 15 QUASARS AND BRIGHT GALAXIES AT 5.7 The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/828/1/26
Journal reference: Astrophysical Journal
Fonte: Phys.Org