Uma quantidade absurda de buracos negros se alimentando foi detectada nesta teia de aranha cósmica

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Buracos negros supermassivos ativos no protoaglomerado da Teia de Aranha. Créditos: NASA / CXC / INAF / P. Tozzi et al. / NAOJ / NINS / STScI.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Novas imagens do protoaglomerado de galáxias da Teia de Aranha revelam um número extraordinariamente alto de buracos negros supermassivos ativos.

Dados do Observatório de raios-X Chandra coletados ao longo de 8 dias mostram que, no volume do espaço pesquisado, 14 buracos negros no coração das galáxias, incluindo a Galáxia da Teia de Aranha no centro do protoaglomerado, estão devorando avidamente material do espaço ao redor deles.

Esta é uma taxa muito mais alta do que outros volumes semelhantes de espaço, sugerindo que até um quarto das galáxias mais massivas no aglomerado bebê estão ligadas por buracos negros em crescimento ativo.

O protoaglomerado da Teia de Aranha, nomeado por conta da galáxia de Teia de Aranha em seu centro, é um aglomerado crescente de galáxias cuja luz viajou 10,6 bilhões de anos-luz para chegar até nós. Ele remonta a um período no tempo cósmico conhecido como ‘Meio-Dia Cósmico’ – um curto período de aproximadamente 2-3 bilhões de anos após o Big Bang, no qual as galáxias formaram estrelas em um ritmo furioso.

Hoje, onde quer que esteja, o aglomerado da Teia de Aranha deve ter evoluído para um aglomerado de galáxias massivo, estável e gravitacionalmente ligado.

Estudar esses aglomerados enquanto eles ainda estão nos estágios iniciais de formação deve fornecer informações sobre a evolução da estrutura em grande escala do Universo. Também pode nos dizer mais sobre os processos que afetam as taxas de formação de estrelas e a atividade de buracos negros supermassivos em membros de aglomerados de galáxias.

Os 14 buracos negros supermassivos ativos, com a Galáxia da Teia de Aranha no centro. Créditos: NASA / CXC / INAF / P. Tozzi et al. / NAOJ / NINS / STScI.

Mas na verdade não sabemos como os aglomerados de galáxias evoluem, por isso é difícil determinar quais grupos são protoaglomerados genuínos e quais são prováveis ​​de serem reclassificados. Por esse motivo, os cientistas procuram alvos incomuns e interessantes que exibam atividade relacionada à evolução, confirmada em vários comprimentos de onda.

As observações do Chandra do protoaglomerado da Teia de Aranha fizeram parte desse processo. Quando um buraco negro supermassivo está ativamente acumulando material, o processo injeta energia conhecida como “feedback” na galáxia ao seu redor, o que por sua vez tem um enorme impacto na formação de estrelas.

Uma equipe de cientistas liderada pelo astrofísico Paolo Tozzi, do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, virou o telescópio para o aglomerado para procurar a emissão reveladora de raios-X da alimentação de buracos negros supermassivos.

Embora os próprios buracos negros não emitam luz, a acreção é tão energética que envia luz de alta energia pelo Universo. Foi isso que a equipe detectou. Em uma região do espaço com cerca de 11,3 milhões de anos-luz de diâmetro, 14 das galáxias no protoaglomerado foram vistas emitindo raios-X, sugerindo que seus buracos negros supermassivos estão ativos.

Uma imagem de vários comprimentos de onda da Galáxia da Teia de Aranha. Créditos: NASA / CXC / INAF / P. Tozzi et al. / NAOJ / NINS / STScI.

Isso é muito maior do que outras amostras semelhantes de espaço na mesma época, com a mesma faixa de massas de galáxias. Até 25% das galáxias mais massivas no protoaglomerado podem ter buracos negros supermassivos ativos, descobriram os pesquisadores. Isso é cinco a 20 vezes maior do que outras amostras.

Isso pode ter implicações interessantes para nossa compreensão de como os aglomerados de galáxias crescem e afetam a formação e evolução das galáxias. A descoberta sugere que há algo específico para o ambiente do protoaglomerado da Teia de Aranha que está desencadeando a aatividade de buracos negros supermassivos.

Não está claro o que esse fator ambiental pode ser. É possível que as interações gravitacionais entre as galáxias estejam movendo o material, varrendo-o para os centros galácticos, onde pode ser devorado pelos buracos negros.

Outra possibilidade, disseram os pesquisadores, é que o protoaglomerado tenha de alguma forma retido uma grande quantidade de gás frio, o que seria mais fácil para os buracos negros acumularem do que o gás quente que vemos em aglomerados de galáxias próximos. Ou talvez uma combinação de fatores esteja em jogo.

Dados de instrumentos que podem ver em diferentes comprimentos de onda, incluindo o Telescópio Espacial Hubble, devem ajudar a lançar alguma luz (ba dum tss) sobre esse mistério, disseram os pesquisadores.

“Ao explorar o conjunto de dados de vários comprimentos de onda disponíveis na região da Teia de Aranha, planejamos explorar ainda mais as propriedades dos membros do protoaglomerado de raios-X para investigar o principal mecanismo físico responsável por desencadear a emissão de raios-X”, escreveram em seu estudo.

A pesquisa foi aceita em Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.