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mar 16

Radiação energética de galáxias vizinhas pode ter ajudado a formar os primeiros buracos negros supermassivos no Universo Primordial

http://www.news.gatech.edu/hg/image/588634/original

O buraco negro supermassivo ilustrado à esquerda pode ser capaz de crescer rapidamente à medida que a radiação intensa de uma galáxia vizinha desliga a formação estelar em sua galáxia hospedeira. Crédito: John Wise, Georgia Tech

O aparecimento de buracos negros supermassivos nos primórdios do Universo tem deixado os astrônomos cheios de perguntas desde a sua descoberta há mais de uma década. Os cientistas julgavam que um buraco negro supermassivo se forma ao longo de bilhões de anos, mas foram revelados mais de duas dúzias destes buracos negros gigantes cerca 800 milhões de anos após o Big Bang, o qual ocorreu há 13,8 bilhões de anos.

Em novo estudo publicado em Nature Astronomy, um time de pesquisadores da Universidade da Cidade de Dublin, da Universidade de Columbia, da Georgia Tech e da Universidade de Helsinki, acrescentou evidências a uma teoria de como estes buracos negros antigos, com cerca de bilhões de vezes a massa do Sol, podem ter se formado e ganho massa rapidamente.

Em simulações computacionais, os pesquisadores mostram que um buraco negro pode crescer rapidamente no centro da sua galáxia hospedeira se uma galáxia próxima emite radiação suficiente para desligar a sua capacidade para formar estrelas. Desta forma, a galáxia hospedeira cresce até ao seu eventual colapso, formando um buraco negro que se alimenta do gás remanescente e mais tarde da poeira das estrelas moribundas e possivelmente de outros buracos negros, se tornando super gigante.

Zoltan Haiman, professor de astronomia da Universidade de Columbia, coautor do artigo, comentou:

O colapso da galáxia e a formação de um buraco negro com um milhão de massas solares leva cerca de 100.000 anos (um mero piscar de olhos no tempo cósmico). Algumas centenas de milhões de anos depois, cresceu para um buraco negro supermassivo com bilhões de massas solares. Este crescimento é muito mais rápido do que esperávamos.

No início do Universo, estrelas e galáxias se formaram à medida que o hidrogênio molecular esfriou e esvaziou o plasma primordial de hidrogênio e hélio. Este ambiente teria limitado os buracos negros de crescer muito pois o hidrogênio molecular gasoso produzia estrelas longe o suficiente para escapar à atração gravitacional dos buracos negros. Os astrônomos descobriram várias maneiras pelas quais os buracos negros supermassivos podem ter superado essa barreira.

Em um estudo datado de 2008, Zoltan Haiman e colegas levantaram a hipótese de que a radiação de uma galáxia gigante vizinha poderia dividir o hidrogênio molecular em hidrogênio atômico e fazer com que o buraco negro nascente e a sua galáxia hospedeira entrarem em colapso ao invés de formar novos aglomerados estelares.

Um estudo posterior liderado por Eli Visbal, que na época era investigador pós-doutorando em Columbia, calculou que a galáxia vizinha teria que ser pelo menos 100 milhões de vezes mais massiva que o nosso Sol para emitir radiação suficiente para suspender a formação de estrelas. Embora relativamente raras, existem suficientes galáxias deste tamanho no Universo Primordial para explicar os buracos negros supermassivos observados até agora.

O estudo atual, liderado por John Regan, pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Cidade de Dublin, Irlanda, modelou o processo usando um software desenvolvido por Greg Bryan, de Columbia. Este estudo inclui os efeitos da gravidade, dinâmica de fluidos, química e radiação.

Depois de vários dias calculando valores através de um supercomputador, os cientistas descobriram que a galáxia vizinha podia ser menor e mais próxima do que o estimado anteriormente.

O coautor John Wise, professor do Colégio de Física de Georgia Tech, declarou:

A galáxia próxima não pode estar muito perto, nem muito longe e, tal como o princípio da zona habitável (“Cachinhos Dourados”) para os exoplanetas, não pode ser nem muito quente nem muito fria.

Embora os buracos negros massivos tenham sido encontrados no centro da maioria das galáxias do Universo mais velho, incluindo na nossa própria Via Láctea, são muito menos comuns no Universo jovem. Os primeiros buracos negros supermassivos do Universo foram descobertos em 2001 através de um telescópio do Observatório Apache Point, no estado norte-americano do Novo México, como parte do recenseamento SDSS (Sloan Digital Sky Survey).

Os cientistas esperam testar a sua teoria quando o Telescópio Espacial James Webb da NASA entrar em operações no próximo ano e transmitir imagens mais precisas do Universo Primordial.

Outros modelos de como os buracos negros supermassivos evoluíram, incluindo um no qual os buracos negros crescem através da fusão com milhões de buracos negros menores e estrelas, aguardam mais testes.

John Regan concluiu:

Entender a formação dos buracos negros supermassivos nos conta como as galáxias, incluindo a nossa, se formam, evoluem e, finalmente, nos diz mais sobre o Universo em que vivemos.

Recomendamos assistir o vídeo com as explicações de Sérgio Sancevero da Space Today:

Fonte

Universidade de Columbia (Nova York): New Study Finds Radiation from Nearby Galaxies Helped Fuel First Monster Black Holes

Artigo Científico

Nature Astronomy: Rapid formation of massive black holes in close proximity to embryonic protogalaxies

._._.

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