Astrônomos encontram um buraco negro 'encoberto' 500 milhões de anos antes de qualquer outro
Embora possa não haver uma assinatura óptica discernível deste objeto recém-descoberto, ele aparece de forma brilhante e inequívoca em raios-X energéticos (do Chandra) e na luz sub-mm (do ALMA). Esses raios-X e assinaturas de emissão sub-mm estão localizados no céu e representam o objeto obscuro ou “encoberto” mais distante encontrado no Universo por uma ampla margem. (RAIO X: NASA/CXO/PONTICIFCA UNIV. CATÓLICA DO CHILE/F. VITO; RÁDIO: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); ÓPTICO: PANSTARRS)
Estamos um passo mais perto de resolver o mistério de como eles ficam tão grandes tão rápido.
Um grande mistério cósmico para a ciência é explicar como os buracos negros supermassivos se formam.
Um quasar ultradistante mostrando muitas evidências de um buraco negro supermassivo em seu centro. Como esse buraco negro ficou tão massivo tão rapidamente é um tópico de debate científico controverso, mas fusões de buracos negros menores formados nas primeiras gerações de estrelas podem criar as sementes necessárias. Muitos quasares até ofuscam as galáxias mais luminosas de todas. (RAIO X: NASA/CXC/UNIV OF MICHIGAN/R.C.REIS ET AL; ÓPTICO: NASA/STSCI)
As primeiras estrelas devem levar a modestos buracos negros: centenas ou milhares de massas solares.
Conforme visto com nossos telescópios mais poderosos, como o Hubble, os avanços na tecnologia de câmeras e técnicas de imagem nos permitiram sondar e entender melhor a física e as propriedades de quasares distantes, incluindo suas propriedades de buraco negro central. (NASA E J. BAHCALL (IAS) (L); NASA, A. MARTEL (JHU), H. FORD (JHU), M. CLAMPIN (STSCI), G. HARTIG (STSCI), G. ILLINGWORTH (UCO/LICK OBSERVATÓRIO), A EQUIPE ACS SCIENCE E A ESA (R))
Mas quando vemos os primeiros buracos negros do Universo, eles já têm ~ 1 bilhão de massas solares.
Esta imagem do ULAS J1120+0641, um quasar muito distante alimentado por um buraco negro com uma massa de dois bilhões de vezes a do Sol, foi criada a partir de imagens tiradas de pesquisas feitas tanto pelo Sloan Digital Sky Survey quanto pelo UKIRT Infrared Deep Sky Survey . O quasar aparece como um ponto vermelho fraco perto do centro. Este quasar foi o mais distante conhecido de 2011 até 2017, e é visto apenas 770 milhões de anos após o Big Bang. Seu buraco negro é tão grande que representa um desafio para as teorias cosmológicas modernas de crescimento e formação de buracos negros. (ESO/UKIDSS/SDSS)
A ideia principal é buracos negros se formam e se fundem, e então rapidamente agregam matéria a taxas máximas.
A galáxia ativa IRAS F11119+3257 mostra, quando vista de perto, fluxos que podem ser consistentes com uma grande fusão. Buracos negros supermassivos só podem ser visíveis quando são 'ligados' por um mecanismo de alimentação ativo, explicando por que podemos ver esses buracos negros ultradistantes. (CENTRO DE VÔO ESPACIAL GODDARD DA NASA/SDSS/S. VEILLEUX)
Mas esses buracos negros que crescem rapidamente devem ser invisíveis, obscurecidos pelas densas nuvens de gás das quais se alimentam.
A renderização deste artista mostra uma galáxia sendo limpa de gás interestelar, os blocos de construção de novas estrelas. Ventos impulsionados por um buraco negro central são responsáveis por esse fenômeno. No entanto, deve haver um tempo intermediário, enquanto o buraco negro central está envolto no gás denso que permite que ele cresça, onde os raios X e a luz de rádio/sub-mm podem ser visíveis, mas nenhuma assinatura óptica estará presente, pois o próprio gás é capaz de obscurecer quase inteiramente a luz do quasar. (ESA/ATG MEDIALAB)
Foram, até agora. Novas observações revelaram o primeiro buraco negro camuflado de todos os tempos .
Realisticamente, para crescer de suas sementes iniciais para os gigantes supermassivos de bilhões de massas solares que vemos menos de um bilhão de anos após o Big Bang, os buracos negros terão que passar por um período em que estão se alimentando de matéria em um taxa extraordinária. A quantidade de gás que deve estar presente é tão grande que se espera que o buraco negro fique obscurecido, ou camuflado, por centenas de milhões de anos. Pela primeira vez, um buraco negro tão obscurecido e ao mesmo tempo tão jovem, massivo e distante foi descoberto. (C. CARREAU/ESA)
Embora 180 quasares ultra-distantes (z > 6) tenham sido descobertos, todos foram encontrados com telescópios ópticos.
No centro da imagem, logo acima e à direita da fonte de luz central mais brilhante, está a fonte de raios X e infravermelho/sub-mm detectada, pela primeira vez, sem contrapartida óptica. Você não está vendo nada nesta imagem Pan-STARRS porque não há nada para ver, mas ir para diferentes comprimentos de onda muda essa história drasticamente. (COLABORAÇÃO PAN-STARRS)
Na óptica, como mostra o Pan-STARRS, há pouco para ver.
Embora o Hubble seja mais famoso por suas observações de luz visível, ele é capaz de visualizar fontes no infravermelho. Com 1,4 mícrons, detecta a luz associada ao PSO167-13 que corresponde à luz ultravioleta no quadro de repouso deste objeto, mas é deslocada para o infravermelho pela expansão do Universo. (F. VITO ET AL., A&A 628, L6 (2019))
Mas o Hubble, no infravermelho próximo, descobriu uma fonte de luz distante e turva.
ALMA, o observatório do milímetro/submilimétrico, foi capaz de visualizar a região em torno do PSO167-13 em uma variedade de comprimentos de onda, onde descobriu linhas de emissão correspondentes, neste alto desvio para o vermelho (z = 6,515), ao carbono ionizado individualmente. Duas fontes independentes podem ser vistas, com uma probabilidade de 99,96% de associação com o sinal de raios-X do Chandra recém-detectado. (F. VITO ET AL., A&A 628, L6 (2019))
O ALMA, em comprimentos de onda submilimétricos, resolveu duas fontes independentes medindo linhas de emissão de carbono ionizado.
Este é realmente um quasar: PSO167-13 , mas seriam necessários dados de raios-X para confirmá-lo.
Os dados de raios-X do Chandra revelaram o que pode ser o buraco negro encoberto mais distante. Encontrado apenas cerca de 850 milhões de anos após o Big Bang, esse buraco negro pode ajudar os astrônomos a entender melhor uma época importante do Universo. Pesquisas ópticas de luz, representadas pela grande imagem PanSTARRS, geralmente só revelam quasares não obscurecidos. Os raios-X do PSO167-13 mostram que este buraco negro é velado por espessas nuvens de gás e poeira. As imagens do Chandra (raio-X) e do ALMA (sub-mm) mostram os mesmos campos de visão em torno do PSO167–13. (RAIO X: NASA/CXO/PONTICIFCA UNIV. CATÓLICA DO CHILE/F. VITO; RÁDIO: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); ÓPTICO: PANSTARRS)
Chandra da NASA veio como um campeão , encontrando raios-X de alta energia, mas não de baixa energia.
Com dados de raios-X suaves (de baixa energia), à esquerda, este objeto é invisível. Mas à direita, em raios-X duros (de alta energia), há claramente um objeto ali. Raios-X duros são tipicamente emitidos por quasares que estão acelerando a matéria para energias tremendas, com a posição de PSO167-13 mostrada com a cruz ciano. A fonte de raios-X está melhor alinhada com a localização da galáxia companheira, visível na imagem do ALMA mostrada anteriormente. (F. VITO ET AL., A&A 628, L6 (2019))
Sua luz tem 12,95 bilhões de anos: o buraco negro crescente e envolto em gás mais distante já visto.
Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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