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DESCOBERTA DE QUASAR ESTABELECE NOVO RECORDE DE DISTÂNCIA
15 de janeiro de 2021

 


Impressão de artista do quasar J0313-1806, visto apenas 670 milhões de anos após o Big Bang.
Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

 

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu o quasar que é até à data o mais distante - um monstro cósmico a mais de 13 mil milhões de anos-luz da Terra alimentado por um buraco negro supermassivo mais de 1,6 mil milhões de vezes mais massivo do que o Sol e mais de 1000 vezes mais brilhante do que toda a nossa Via Láctea.

O quasar, chamado J0313–1806, é visto quando o Universo tinha apenas 670 milhões de anos e está a fornecer aos astrónomos informações valiosas sobre como as galáxias massivas - e os buracos negros supermassivos nos seus núcleos - se formaram no início do Universo. Os cientistas apresentaram os seus achados na reunião da Sociedade Astronómica Americana, realizada virtualmente, e num artigo científico aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters.

A nova descoberta bate o recorde anterior de distância para um quasar, estabelecido há três anos. As observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Chile confirmaram a medição da distância com alta precisão.

Os quasares ocorrem quando a poderosa gravidade de um buraco negro supermassivo no núcleo de uma galáxia atrai o material circundante que forma um disco orbital de material superaquecido em torno do buraco negro. O processo liberta uma quantidade enorme de energia, tornando o quasar extremamente brilhante, muitas vezes ofuscando o resto da galáxia.

O buraco negro no centro de J0313-1806 é duas vezes mais massivo do que o recordista anterior e esse facto fornece aos astrónomos uma pista valiosa sobre estes buracos negros e o seu efeito sobre as galáxias hospedeiras.

"Esta é a primeira evidência de como um buraco negro supermassivo está a afetar a galáxia em seu redor," disse Feige Wang, do Observatório Steward da Universidade do Arizona e líder da equipa de investigação. "A partir de observações de galáxias menos distantes, sabemos que isto tem que acontecer, mas nunca vimos isto acontecer tão cedo no Universo."

Os astrónomos disseram que a enorme massa do buraco negro de J0313-1806, num momento tão precoce na história do Universo, descarta dois modelos teóricos de como estes objetos se formaram. No primeiro destes dois modelos, as estrelas massivas individuais explodem como supernovas e colapsam em buracos negros que então coalescem em buracos negros maiores. No segundo, densos enxames de estrelas colapsam num enorme buraco negro. No entanto, em ambos os casos, o processo leva demasiado tempo para produzir um buraco negro tão massivo quanto o de J0313-1806 na altura a que o vemos.

"Isto indica que, não importa o que façamos, a 'semente' deste buraco negro deve ter sido formada por um mecanismo diferente," disse Xiaohui Fan, também da Universidade do Arizona. "Neste caso, é um mecanismo que envolve grandes quantidades de gás hidrogénio frio e primordial que colapsa diretamente para um buraco negro 'semente'."

As observações de J0313-1806 pelo ALMA forneceram detalhes tentadores sobre a galáxia hospedeira do quasar, que está a formar novas estrelas a um ritmo 200 vezes maior do que o da Via Láctea. "Esta é uma taxa de formação estelar relativamente alta em galáxias de idade semelhante, e indica que a galáxia hospedeira do quasar está a crescer muito depressa," disse Jinyi Yang, segunda autora do artigo, também da Universidade do Arizona.

O brilho do quasar indica que o buraco negro está a engolir o equivalente a 25 sóis todos os anos. A energia libertada por essa alimentação rápida, disseram os astrónomos, provavelmente está a gerar um poderoso fluxo de gás ionizado que é visto a mover-se a cerca de 20% da velocidade da luz.

Pensa-se que tais fluxos sejam o que, em última análise, para a formação de estrelas na galáxia.

"Achamos que esses buracos negros supermassivos foram a razão pela qual muitas das grandes galáxias pararam de formar estrelas em algum ponto," disse Fan. "Observamos esta 'extinção' em épocas posteriores mas, até agora, não sabíamos quão cedo este processo tinha começado na história do Universo. Este quasar é a primeira evidência de que a extinção pode ter acontecido em tempos muito antigos."

Fan realçou que este processo também deixará o buraco negro sem nada para comer e interromperá o seu crescimento.

Além do ALMA, os astrónomos usaram o telescópio Magellan Baade de 6,5 metros, o telescópio Gemini Norte e o Observatório W. M. Keck, ambos no Hawaii, e o telescópio Gemini Sul no Chile.

Os astrónomos planeiam continuar a estudar J0313-1806 e outros quasares com telescópios terrestres e espaciais.

 

 


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Impressão de artista do quasar J0313-1806, visto apenas 670 milhões de anos após o Big Bang (versão legendada).
Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva


// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// NRAO (comunicado de imprensa)
// NOIRLab (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// Universidade do Michigan (comunicado de imprensa)
// Universidade da Califórnia em Irvine (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)
// CosmoView 17: o mais antigo buraco negro supermassivo e quasar no Universo (NOIRLabAstro via YouTube)

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