A primeira medição direta da massa de um buraco negro a 11 bilhões de anos-luz de distância surpreendeu os cosmólogos

A primeira medição direta da massa de um buraco negro a 11 bilhões de anos-luz de distância surpreendeu os cosmólogos

A origem e o crescimento dos buracos negros supermassivos ainda não são bem compreendidos. No entanto, sabíamos que, na grande maioria dos casos, existia uma relação co-evolutiva entre este crescimento e o crescimento de galáxias massivas. O VLTI do ESO com o instrumento Gravity+, indo mais longe no passado, tornou possível medir directamente pela primeira vez a massa de um destes buracos negros numa região até então inacessível, cujo valor à primeira vista não se enquadra no que a teoria diz. Modelos propostos.

Para determinar a massa de um corpo celeste, ela pode ser deduzida do movimento orbital de um corpo menor orbitando em torno do primeiro. Isto é o que disseram os ganhadores do Nobel de física Andrea Ghes e Reinhard Genzel Isto foi feito medindo os movimentos das estrelas em órbita próxima ao longo de décadas. Buraco negro giganteBuraco negro gigante centro l via Lácteavia Láctea.

Podemos jogar o mesmo jogo com as estrelas e… nuvensnuvens para GásGás Sobre buracos negros gigantes em um grande núcleo GaláxiasGaláxiasMas o processo se torna mais difícil se quisermos investigar CamadasCamadas para uma luzuma luz Cada vez mais velho UniversoUniversoObservando assim galáxias cada vez mais distantes. É preciso força para PrecisãoPrecisão É o suficiente para distinguir e medir estrelas e nuvens próximas em órbita VelocidadesVelocidades.

Durante vários anos, a ferramenta gravitacional doIssoIsso Tornou possível combinar a luz coletada por muitos TelescópiosTelescópios do VLT para formar um telescópio virtual que pode atingir 200 metros de diâmetro. Esta é a famosa técnica Resumo de aberturaResumo de abertura por InterferometriaInterferometria.

Uma versão melhorada do Gravity foi usada recentemente por uma equipe daCientistas astronômicosCientistas astronômicos Liderado pelo Instituto MaxPranchaPrancha Física extraterrestre incluindo o Laboratório Lagrange (UCA-OCA-CNRS) do Observatório Côte d'Azur e outros laboratórios franceses do CNRS. Fez a primeira medição direta da massa de um buraco negro de 11 mil milhões de massaAno luzAno luz Usando a ferramenta Gravity+ Record.

Mesmo James Webb não tinha resolução suficiente para estudar as nuvens de gás que orbitam o buraco negro no centro galáctico SDSS J092034.17+065718.0. Também se manifesta na forma de um QuasarQuasar Os dados da Gravity+ indicam que sua massa é de cerca de 320 milhões de massas solares.

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Você sabia ?

Em 1963, Martin Schmidt John Beverly Oak foi publicado no jornal natureza Os resultados das observações que fizeram utilizando a técnica de esteganografia em particular. Eles procuraram identificar a contraparte óptica de uma poderosa fonte de rádio descoberta alguns anos antes por outro astrônomo, Alan Sandage. A fonte foi nomeada 3C 273, o que significa que era 273H Assunto do Terceiro Catálogo de Cambridge listando fontes de rádio.

O artigo de Schmidt e Aoki foi um raio inesperado na astrofísica e na cosmologia. Análise espectroscópica da estrela que identificaram no visível em Constelação de Virgem As linhas de emissão de hidrogênio revelaram-se fortemente vermelhas. Isso significa que o que parecia uma estrela estava localizado fora da Via Láctea, mas sobretudo a uma distância cósmica. Para ser observado à distância, o objeto deve ser incrivelmente brilhante.

Esta descoberta um A fonte de rádio é quase excelentea Quasar Segundo o nome proposto em 1964 por um astrofísico de origem chinesa Hong Yi QiuEle demonstrou que o universo era diferente no passado e, portanto, estava evoluindo. Isto não era possível dentro do modelo cosmológico padrão da época, segundo o qual, embora em expansão, o universo deveria parecer inalterado para todos os seus observadores, independentemente da sua localização no tempo. Por outro lado, a existência de 3C 273 era inteiramente consistente com a teoria a grande explosãoPorque isso previa que, se observássemos objetos a distâncias grandes o suficiente, retrocederíamos ainda mais no passado e na história do universo em evolução. Portanto, era natural que a milhares de milhões de anos-luz de distância pudéssemos observar um universo com uma aparência diferente daquela de apenas algumas dezenas de milhões de anos atrás e, portanto, num ambiente próximo da Via Láctea.

Sabemos agora que o quasar 3C 273 fica a 2,44 mil milhões de anos-luz de distância, no interior de uma gigantesca galáxia elíptica.

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Isto é um problema e põe em causa a nossa compreensão do crescimento Buracos negros supermassivosBuracos negros supermassivos em'serser homem jovem.

Na verdade, ficámos surpreendidos com o facto de buracos negros supermassivos existirem antes do que se pensava na altura, mas o problema hoje com J0920 é que o seu buraco negro é cerca de quatro vezes menos massivo do que o esperado, dada a massa da sua galáxia hospedeira, cerca de 60 mil milhões. Massas solares.

Este resultado quebra a proporcionalidade entre a massa do buraco negro supermassivo e a massa da sua galáxia hospedeira, que sabemos ser constante para quase todas as galáxias observadas posteriormente na história do Universo. Isto sugere uma co-evolução entre a massa destes buracos negros gigantes e a massa das suas galáxias hospedeiras. No caso atual, isto parece indicar um retardo no crescimento do buraco negro em comparação com a galáxia circundante. Por que ?

No comunicado de imprensa emitido pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre que acompanha o artigo de natureza Esta descoberta foi atribuída ao pico de crescimento das grandes estruturas do Universo, que é denominado “meio-dia cósmico” (Meio-dia cósmico), do qual existe uma versão de acesso aberto arXiv, para'AstrofísicoAstrofísico Jinyi Shangguan Esboço de uma possível resposta:

O cenário provável para a evolução desta galáxia parece ser forte ComenteComente Subordinar SupernovasSupernovasEstas explosões estelares expelem gás das regiões centrais antes que este chegue ao buraco negro Centro galácticoCentro galáctico. Só até que a galáxia se torne suficientemente massiva para conter um reservatório de gás nas suas regiões centrais é que um buraco negro será capaz de começar a crescer rapidamente — e acompanhar o crescimento global da galáxia — mesmo contra a ação de uma supernova. »

Mas isto ainda precisa de ser provado e é necessário saber até que ponto este cenário é um padrão dominante importante para a co-evolução de outras galáxias e dos seus buracos negros centrais. Gravity+ ainda está sendo melhoradoInterferômetroInterferômetro o Telescópio muito grandeTelescópio muito grande (VLTI) do ESO. Em última análise, o mesmo método de monitoramento emInfravermelhoInfravermelho Será capaz de representar diretamente as massas de muitos buracos negros supermassivos no centro de centenas de galáxias distantes e esclarecer as nossas ideias e modelos sobre a co-evolução de buracos negros e galáxias durante grande parte da história do Universo.

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Os buracos negros supermassivos são muito gananciosos. » Todas as galáxias contêm um buraco negro supermassivo no seu centro, com uma massa entre um milhão e alguns milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Existe uma relação proporcional entre a massa destes buracos negros e a massa do bojo da galáxia, indicando que a formação de estrelas e a alimentação do buraco negro ocorrem simultaneamente. De alguma forma, as galáxias e os seus buracos negros crescem em simbiose. Quando o gás cai em direção ao centro da galáxia, o buraco negro engole o máximo possível, mas a massa que pode absorver é limitada. A matéria que cai sobre um buraco negro libera uma grande quantidade de energia, na forma de radiação e também na forma de energia cinética. O núcleo da galáxia torna-se ativo, seja um núcleo de Seyfert ou um quasar. Ventos e jatos de plasma do buraco negro confinam o gás interestelar que o rodeia. Fluxos de gás molecular foram recentemente descobertos em torno de núcleos activos, que transportam tanta massa que podem ter um impacto significativo na evolução da galáxia hospedeira, regulando ou mesmo interrompendo o fornecimento de gás necessário para a formação de estrelas. Ao cuspir a comida, os buracos negros vorazes regulam a formação de estrelas. Discutiremos detalhadamente esses fenômenos, talvez na origem da proporcionalidade entre as massas dos buracos negros e das lâmpadas. Françoise Coombs é astrônoma do Observatório de Paris no Laboratório para o Estudo da Radiação e da Matéria em Astrofísica (LIRMA). Seu atual campo de pesquisa diz respeito à formação e evolução de galáxias. © École Normale Supérieure – PSL

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