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set 23

Pares de buracos negros supermassivos nos núcleos das galáxias podem ser mais raros do que antes se pensava

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À esquerda temos a galáxia J0702+5002, a qual os pesquisadores concluíram não ser uma galáxia em formato de um X, cuja forma é provocada por uma fusão. À direita temos a galáxia J1043+3131, que é um candidato “verdadeiro” a um sistema que passou por uma fusão. Créditos: Roberts, et al., NRAO/AUI/NSF

Há menos pares de buracos negros supermassivos em órbita nos núcleos de galáxias gigantes do que se pensava, conforme um novo estudo por astrônomos que analisaram dados do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation).

Sabemos que as galáxias massivas hospedam buracos negros com milhões de vezes a massa do Sol nos seus centros. Quando duas destas galáxias colidem, os seus buracos negros supermassivos participam de uma dança orbital que resulta na combinação do par. Segundo os cientistas, esse processo consistiria na fonte mais forte das há muito procuradas e elusivas ondas gravitacionais, as quais, mesmo assim, ainda não foram diretamente detectadas.

David Roberts, membro da Universidade Brandeis, autor principal da pesquisa, explicou:

As ondas gravitacionais representam a próxima grande fronteira da astrofísica e a sua detecção vai nos levar a novos conhecimentos sobre o Universo. É importante ter o máximo de informação possível sobre as fontes destas ondas.

Astrônomos em todo o mundo tem trabalhado em programas para monitorar pulsares que giram velozmente na nossa Via Láctea, na tentativa de detectar evidências das ondas gravitacionais. Estes programas procuram medir mudanças nos sinais dos pulsares, alterações estas provocadas pela distorção do tecido do espaço-tempo ocasionadas pelas ondas gravitacionais. Os pulsares são estrelas de nêutrons, objetos superdensos que giram muito depressa que emitem feixes de luz e ondas de rádio que lembram faróis. Essas emissões permitem a medição precisa das suas taxas de rotação.

Roberts e equipe estudaram uma amostra de galáxias denominadas “galáxias rádio em forma de X” cuja estrutura peculiar indica a possibilidade dos jatos emissores de rádio e das partículas super-rápidas expelidas pelos discos de material em redor dos buracos negros centrais destas galáxias terem mudado de direção. Esta mudança, sugeriram os astrônomos, foi provocada por uma fusão anterior com outra galáxia, fazendo com que o eixo de rotação do buraco negro, bem como o eixo do jato, mudasse de direção.

Trabalhando com uma lista prévia de 100 destes objetos, os cientistas recolheram dados de arquivo do VLA para obter imagens novas e mais detalhadas de 52 deles. A sua análise das novas imagens levou-os a concluir que apenas 11 são candidatos “genuínos” a galáxias que se fundiram, fazendo com que os jatos de rádio mudassem de direção. Contudo, as mudanças dos jatos outras galáxias, eles concluíram, são oriundas de outras causas.

https://public.nrao.edu/images/non-gallery/2015/d-finley/09-09-X-Galaxies/ProcessedXGalaxies_nrao.jpg

À esquerda está a galáxia J0702+5002, que os pesquisadores concluíram não ser uma galáxia em forma de X, cuja forma é provocada por uma fusão. À direita vemos a galáxia J1043+3131, que é um candidato “genuíno” a um sistema que sofreu fusão. Crédito: Roberts, et al., NRAO/AUI/NSF

Extrapolando a partir deste resultado, os astrônomos estimaram que menos de 1,3% das galáxias com emissões estendidas de rádio sofreram fusões. Este coeficiente é cinco vezes mais baixo do que as estimativas anteriores.

Roberts explicou:

Isto pode reduzir significativamente o nível de ondas gravitacionais muito longas oriundas de galáxias de rádio em forma de X, em comparação com estimativas anteriores. Será muito importante relacionar as ondas gravitacionais com objetos que vemos através da radiação eletromagnética, como as ondas de rádio, a fim de avançar a nossa compreensão da física fundamental.

As ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo, foram previstas em 1916 por Albert Einstein como parte da Teoria da Relatividade Geral. As primeiras evidências de tais ondas surgiram de um pulsar em órbita de outra estrela, um sistema descoberto em 1974 por Joseph Taylor e Russell Hulse. Observações deste sistema binário ao longo de vários anos mostram que as suas órbitas estão a decair exatamente à taxa prevista pelas equações de Einstein, o que indica que as ondas gravitacionais transportam energia para fora do sistema.

Taylor e Hulse receberam em 1993 o Prêmio Nobel da Física por este trabalho, o qual confirmou o efeito previsto das ondas gravitacionais. No entanto, ainda não foi feita a detecção direta destas ondas.

Roberts trabalhou com Jake Cohen e Jing Lu, alunos de Brandeis que recolheram os dados de arquivo do VLA e produziram as imagens das galáxias, e com Lakshmi Saripalli e Ravi Subrahmanyan, membros do Instituto de Pesquisa Raman em Bangalore, Índia. Os pesquisadores descreveram seus resultados e análises em um par de artigos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters e na The Astrophysical Journal Supplements.

Fonte

NRAO: Pairs of Supermassive Black Holes in Galaxies May Be Rarer Than Previously Thought

Artigos Científicos

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THE-ABUNDANCE-OF-X-SHAPED-RADIO-SOURCES-IMPLICATIONS-FOR-THE-GRAVITATIONAL-WAVE-BACKGROUND

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