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Buraco Negro Gigantesco Coloca Em Questão Premissas da Teoria da Evolução das Galáxias no Universo

Space Today
16 jul 2015

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Uma equipe internacional de astrofísicos, liderada por Benny Trakhtenbrot, um pesquiador no Instituto para Astronomia de Zurique ETH, descobriu um gigantesco buraco negro em uma galáxia outrora normal, usando o telescópio Keck I de 10 metros de diâmetro do Observatório W. M. Keck no Havaí. A equipe, conduzindo uma pesquisa rotineira de caça por antigos e massivos buracos negros, foi surpreendida quando encontrou um com uma massa mais de 7 bilhões de vezes a massa do Sol, figurando assim entre os buracos negros mais massivos já descobertos. E pelo fato da galáxia onde ele foi descoberto ser uma galáxia típica em tamanho, o estudo levantou algumas questões sobre as premissas prévias no desenvolvimento das galáxias. As descobertas foram publicadas na revista Science.

Os dados, coletado com o novíssimo instrumento MOSFIRE do observatório Keck, revelou um gigantesco buraco negro na galáxia chamada CID-947 que está a 11 bilhões de anos-luz de distância da Terra. A incrível sensibilidade do MOSFIRE acoplada ao maior telescópio óptico/infravermelho do mundo permitiu que os cientistas pudessem observar e caracterizar esse buraco negro como ele era quando o universo tinha somente 2 bilhões de anos de vida, ou seja, apenas 14% da sua idade atual.

Ainda mais surpreendente que a massa recorde do buraco negro, foi a massa relativamente comum da galáxia que o contém.

A maior parte das galáxias abrigam buracos negros com massas de menos de 1% da massa da galáxia. Na CID 947, a massa do buraco negro é 10% da massa total da galáxia hospedeira. Devido a essa grande disparidade, a equipe deduziu que esse buraco negro cresceu tão rapidamente que a galáxia não foi capaz de pará-lo, levantando assim uma questão sobre o pensamento prévio na co-evolução de galáxias e de seus buracos negros centrais.

“As medidas da CID-947 correspondem à massa de uma típica galáxia”, disse Trakhtenbrot. “Nós temos um buraco negro gigante dentro de uma galáxia de tamanho normal. O resultado foi tão surpreendente, que dois astrônomos verificaram a massa da galáxia de forma independente, mas ambos chegaram à mesma conclusão”.

“Os buracos negros são objetos que possuem uma forte força gravitacional onde nada, nem mesmo a luz, pode escapar”, disse o Professor Meg Urry da Universidade de Yale e co-autor do estudo. “A teoria da relatividade de Einstein, descreve como eles perturbam o próprio espaço-tempo. A existência de buracos negros pode ser provada devido ao fato da matéria ser altamente acelerada pela força gravitacional e então emitir uma radiação particularmente de alta energia.

Até agora, as observações têm indicado que quanto maior o número de estrelas presentes numa galáxia, maior é o buraco negro. “Isso é verdade para o universo local, que meramente reflete a situação no passado recente do universo”, disse Urry.

Estudos prévios sugerem que a radiação emitida durante o crescimento do buraco negro controla, ou até mesmo para, a criação de estrela, à medida que a energia lançada aquece o gás. Esse acúmulo de evidências leva os cientistas a assumirem que o crescimento dos buracos negros e formação de estrelas acontecem como uma parceria, ou seja, seguem de mãos dadas.

Os últimos resultados, contudo, sugerem que esses processos trabalham de forma diferente, no mínimo, no universo inicial.

O distante jovem buraco negro observado por Trakhtenbrot, Urry e seus colegas tem aproximadamente 10 vezes menos massa do que a galáxia. No universo local hoje em dia, os buracos negros normalmente possuem entre 0.2 a 0.5 por cento da massa da galáxia hospedeira. “Isso significa que o buraco negro cresceu de maneira muito mais eficiente do que a sua galáxia – contradizendo os modelos que fazem a previsão de que o desenvolvimento é conjunto”, disse ele.

Os pesquisadores também concluíram que as estrelas ainda estão se formando mesmo apesar do buraco negro ter chegado no fim do seu crescimento. Contrária às premissas anteriores, a energia e o fluxo de gás propelido pelo buraco negro não parou a criação de estrelas.

“A partir dos dados disponíveis do Chandra para a fonte, nós também concluímos que o buraco negro tinha uma taxa de acreção bem baixa, e por isso alcançou o fim do seu crescimento. Por outro lado, outros dados sugerem que as estrelas ainda estavam se formando pela galáxia hospedeira”, disse Trakhtenbrot.

A galáxia poderia continuar a crescer no futuro, mas a relação entre a massa do buraco negro e a massa das estrelas se manteria muito grande. Os pesquisadores acreditam que a CID-947 poderia ser uma precursora dos sistemas mais extremos e massivos que nós observamos hoje no universo local, como a galáxia NGC 1277 na constelação de Perseus, localizada a cerca de 220 milhões de anos-luz de distância da Via Láctea.

O Observatório W.M. Keck, opera os maiores e mais cientificamente produtivos telescópios na Terra. Os dois telescópios ópticos/infravermelhos de 10 metros de diâmetro localizados perto do cume do Monte Mauna Kea na Ilha do Havaí, apresenta um conjunto de instrumentos avançados incluindo espectrógrafos multi-objetos, espectrógrafos de alta resolução, espectrógrafos de campo integral e o melhor sistema de óptica adaptativa do mundo atualmente.

O MOSFIRE (Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration) é um instrument eficiente que pode obter imagens ou espectros de 46 objetos. Usando um detector ultra moderno e um sistema eletrônico que é estado da arte no mundo hoje, o MOSFIRE obtém observações de objetos mais apagados do que qualquer outro instrumento, espectrógrafo de infravermelho próximo. O MOSFIRE é uma excelente ferramenta para se estudar estrelas complexas ou campos de galáxias, incluindo galáxias do universo distante no universo inicial, bem como aglomerados de estrelas na nossa própria galáxia. O MOSFIRE foi financiaod prla National Science Foundation e por Gordon e Betty Moore.

Fonte:

http://www.keckobservatory.org/recent/entry/gigantic_early_black_hole_could_up_end_evolutionary_theory

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