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Os ventos dos buracos negros não são mais como costumavam ser
A energia injetada pelos ventos teria sido capaz de interromper o acréscimo de matéria no buraco negro, retardando seu crescimento e iniciando uma fase de
Por Instituto Nacional Italiano de Astrofísica - 13/05/2022


Impressão artística dos arredores de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia ativa. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Durante os primeiros bilhões de anos do universo, os ventos soprados por buracos negros supermassivos nos centros das galáxias eram muito mais frequentes e mais poderosos do que os observados nas galáxias de hoje, cerca de 13 bilhões de anos depois. Esses ventos eram tão poderosos que retardaram o crescimento dos buracos negros supermassivos de onde se originaram. Estes são os resultados de um estudo liderado por três pesquisadores do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) em Trieste, publicado nesta sexta-feira (13) na revista Nature .

O trabalho baseia-se nas observações de 30 quasares observados com o Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal do ESO, no Chile. Quasares são fontes extremamente brilhantes e pontuais nos núcleos de galáxias distantes , cuja emissão surge da intensa atividade dos buracos negros supermassivos centrais sugando a matéria circundante. As galáxias hospedeiras desses quasares foram observadas em torno do amanhecer cósmico, quando o universo tinha entre 500 milhões e 1 bilhão de anos.

"Pela primeira vez, medimos a fração de quasares no universo jovem exibindo ventos de buracos negros", diz Manuela Bischetti, pesquisadora do INAF em Trieste e primeira autora do novo estudo. "Ao contrário do que observamos no universo mais próximo de nós, descobrimos que os ventos dos buracos negros no universo jovem são muito frequentes, têm altas velocidades de até 17% da velocidade da luz e injetam grandes quantidades de energia em sua galáxia hospedeira. "

Cerca de metade dos quasares observados nesta pesquisa mostram ventos de buracos negros, que são muito mais frequentes e 20 vezes mais poderosos do que os conhecidos nos quasares do cosmos mais próximo quando o universo tinha cerca de 4 bilhões de anos.

“Observações de buracos negros no universo jovem mostram que eles crescem muito mais rápido do que suas galáxias hospedeiras, enquanto no universo local, sabemos que buracos negros e galáxias coevoluem”, acrescenta a coautora Chiara Feruglio, pesquisadora do INAF em Trieste. "Isso implica que um mecanismo deve ter agido em algum ponto do universo, retardando o crescimento dos buracos negros. Nossas observações nos permitiram identificar esse mecanismo nos ventos dos buracos negros produzidos quando o universo tinha 0,5 a 1 bilhão de anos."

A energia injetada pelos ventos teria sido capaz de interromper o acréscimo de matéria no buraco negro, retardando seu crescimento e iniciando uma fase de "evolução comum" entre o buraco negro e sua galáxia hospedeira. “Este estudo permitiu-nos identificar a época na história do universo durante a qual o impacto dos ventos dos buracos negros começou a ser significativo”, acrescenta Bischetti. "Isto tem um enorme impacto no nosso conhecimento das fases iniciais de crescimento dos buracos negros e das suas galáxias hospedeiras, estabelecendo fortes restrições aos modelos que descrevem a formação das primeiras galáxias."
 
Uma descoberta totalmente inesperada, foi possibilitada pelos dados de alta qualidade do instrumento Xshooter instalado no VLT no contexto de um grande programa do ESO com cerca de 250 horas de observações.

"Quasares estão entre os objetos mais brilhantes observáveis ​​no início do universo , mas devido à sua distância, eles são bastante fracos em termos de magnitude observada", explica a coautora Valentina D'Odorico do INAF em Trieste, afiliado à Scuola Normale Superiore em Pisa. e investigador principal do programa de observação em que o estudo se baseia. "O grande investimento de tempo dedicado à observação desses objetos e as capacidades únicas do X-shooter em termos de eficiência, cobertura de comprimento de onda e poder de resolução nos permitiram obter espectros de muito boa qualidade que permitiram esse resultado interessante."

"Há alguns anos temos indicações de que buracos negros 1 bilhão de vezes mais massivos que o Sol podem lançar ventos poderosos que viajam a uma velocidade igual a 20% da velocidade da luz em seus arredores", acrescenta Andrea Ferrara. , professor da Scuola Normale Superiore (SNS) e coautor do estudo. "Hoje, temos a confirmação disso graças aos dados obtidos com um telescópio europeu por uma equipe com forte cunho e liderança italianos. O SNS contribuiu no lado da interpretação teórica. A descoberta desses espetaculares ventos galácticos em tempos tão remotos pode ter teve implicações enormes e ainda inexploradas para o nascimento e evolução de galáxias como a nossa. Vamos abordar essas questões na continuação deste estudo."

O programa não foi originalmente projetado para esse objetivo científico, mas para estudar principalmente o gás intergaláctico no universo primitivo. Com base em informações de quasares mais próximos , tais ventos eram considerados raros. "Felizmente, costumávamos dizer que, porque essas características complicam a reconstrução da emissão intrínseca do quasar, elas eram indesejadas pelos astrônomos em nossa colaboração que estudam o meio intergaláctico ao longo da linha de visão", diz D'Odorico. “Inesperadamente, descobrimos que esses ventos são muito comuns no universo jovem , o que complicou nossa análise, mas nos ofereceu a oportunidade de descobrir um resultado muito importante”.

 

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