Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrónomos descobriram que quando o nosso Universo com 13,8 mil milhões de anos tinha entre 4 mil milhões e 6 mil milhões de anos, tinha menos buracos negros supermassivos em alimentação do que o esperado anteriormente.
Esses buracos negros supermassivos, que podem ter milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol, crescem alimentando-se da matéria que os rodeia em discos planos chamados discos de acreção. Os efeitos gravitacionais destes buracos negros também aquecem essa matéria, emitindo assim enormes quantidades de radiação. Quando um buraco negro participa deste processo extremo, Toda a área (incluindo os jatos de radiação) é conhecida como Núcleo galáctico ativo, ou AGN.
Embora existam buracos negros supermassivos em todas as grandes galáxias, nem todos esses objetos gravitacionais massivos consomem matéria suficiente para atingir o estado AGN. Um AGN pode emitir tanta luz que muitas vezes ofusca a luz combinada de cada estrela nas galáxias em que reside.
Esses resultados são fornecidos pelo JWST instrumento infravermelho médio (MIRI), fornecem insights sobre as propriedades dos AGNs e enfatizam os desafios associados à detecção desses vidros no universo primitivo. Apoiado por Programa de Ciência de Liberação Antecipada da Evolução Cósmica (CEERS).Os resultados também sugerem que o nosso Universo pode ter sido mais estável do que o esperado durante a sua “adolescência”, que os cientistas especularam ter sido o período mais intenso de formação estelar.
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A equipe chegou às suas conclusões quando estudava uma região do espaço chamada Fita de Groth, que fica perto da Ursa Maior, entre as constelações da Ursa Maior e de Boötes. A região, que contém cerca de 50.000 galáxias, foi estudada extensivamente, mas não com um telescópio poderoso como o Telescópio Espacial James Webb.
“As nossas observações foram realizadas em Junho e Dezembro passados e o nosso objectivo era caracterizar o aspecto das galáxias durante o pico da formação estelar no Universo,” disse Alison Kirkpatrick, líder da equipa e professora assistente de astronomia e física na Universidade do Kansas. ele disse em um comunicado. “Esta é uma retrospectiva de 7 a 10 bilhões de anos no passado.”
Usando o MIRI, Kirkpatrick disse que ela e os seus colegas observaram por trás da poeira em galáxias que existiram há 10 mil milhões de anos, que poderiam estar a esconder fenómenos cósmicos como a formação contínua de estrelas e buracos negros cada vez mais massivos.
“Então, fiz a primeira pesquisa para procurar estes buracos negros supermassivos escondidos nos centros destas galáxias”, acrescentou ela.
As primeiras galáxias supermassivas de buracos negros oferecem uma dupla surpresa
Esta pesquisa foi uma surpresa para Kirkpatrick e seus colegas. Eles esperavam que o Telescópio Espacial James Webb encontrasse mais AGNs do que pesquisas anteriores da mesma região, como aquelas realizadas com o Telescópio Espacial Spitzer. Em vez disso, apenas foram detectados alguns buracos negros supermassivos adicionais que os alimentam.
“Os resultados pareceram completamente diferentes do que eu esperava, o que me levou à minha primeira grande surpresa”, disse Kirkpatrick. “Uma das descobertas importantes foi a raridade dos buracos negros supermassivos em rápido crescimento. Esta descoberta levantou questões sobre o paradeiro destes objetos.”
Ela sugeriu que isto significa que os buracos negros podem estar a crescer a um ritmo mais lento do que o esperado, e acrescentou que o Spitzer pode ter calculado mal as taxas de alimentação dos buracos negros porque o telescópio permitiu aos astrónomos detectar apenas as galáxias mais brilhantes e massivas com buracos negros supermassivos de crescimento rápido.
Sabe-se que emitem mais luz do que os buracos negros supermassivos, que se alimentam a um ritmo mais lento, tornando-os mais fáceis de detectar.
O crescimento de buracos negros supermassivos no universo primitivo é um quebra-cabeça importante para os astrónomos resolverem, porque se pensa que estes gigantes cósmicos influenciam enormemente os seus arredores. Eles podem influenciar o crescimento das suas galáxias hospedeiras, por exemplo, e moderar a formação de estrelas, tornando-os um componente importante da evolução geral do universo.
Kirkpatrick continuou: “Os resultados do estudo indicam que estes buracos negros não crescem rapidamente, absorvem material limitado e podem não afetar significativamente as suas galáxias hospedeiras”. “Esta descoberta abre uma perspectiva totalmente nova sobre o crescimento dos buracos negros, uma vez que o nosso conhecimento actual se baseia em grande parte no facto de os buracos negros mais massivos nas galáxias maiores terem efeitos significativos nos seus hospedeiros, mas é possível que os buracos negros mais pequenos nestas galáxias tenham efeitos significativos sobre os seus hospedeiros. galáxias têm um impacto significativo sobre seus hospedeiros.” “. não.”
No entanto, esta não foi a única surpresa que estas galáxias caíram no colo de Kirkpatrick e da sua equipa. Os pesquisadores também ficaram surpresos com a aparente falta de poeira nas galáxias que estudaram.
“Com o Telescópio Espacial James Webb, podemos identificar galáxias muito menores do que nunca, incluindo aquelas tão grandes como a Via Láctea ou ainda menores, o que antes era impossível nestes redshifts (distâncias cósmicas)”, disse Kirkpatrick. “As galáxias mais massivas geralmente contêm uma abundância de poeira devido às suas rápidas taxas de formação de estrelas.”
E ela continuou: “Presumi que as galáxias de baixa massa também conteriam grandes quantidades de poeira, mas isso não aconteceu, o que desafia as minhas expectativas e fornece outra descoberta interessante”.
Este trabalho também pode ter implicações próximas para o buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*), que se alimenta lentamente e se alimenta lentamente, e que se encontra no centro da Via Láctea.
Basicamente, o buraco negro supermassivo da nossa galáxia está engolindo tão pouca matéria que, se fosse um ser humano, sobreviveria com uma dieta de um grão de arroz a cada milhão de anos. Mas as descobertas da equipe podem implicar que Dean A* nem sempre foi um comedor consciente.
Eles salientam que a Via Láctea pode ter tido núcleos activos no seu núcleo.
“Nosso buraco negro parece estar bastante calmo, não mostrando muita atividade, “Kirpatrick disse.” Uma das questões importantes sobre a Via Láctea é se ela está ativa ou se passou por uma fase AGN. ” “Se a maioria das galáxias, como a nossa, não possui um AGN detectável, isso pode significar que o nosso buraco negro não era mais activo no passado.
“Em última análise, este conhecimento ajudará a restringir e medir as massas dos buracos negros e a lançar luz sobre as origens do crescimento dos buracos negros, que permanecem uma questão sem resposta.”
A pesquisadora da Universidade do Kansas teve mais tempo com o Telescópio Espacial James Webb para continuar seu estudo do campo estendido de Groth Bar usando o MIRI. Isto significa que, embora esta investigação atual se concentre em apenas 400 galáxias, o trabalho futuro irá concentrar-se em até 5.000 galáxias primitivas.
A investigação da equipa foi aceite para publicação no The Astrophysical Journal, com uma cópia para pós-revisão por pares disponível no repositório de artigos. arXiv.
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