Neste gráfico pode ser visto uma imagem do levantamento Deep Field-South do Chandra. A imagem do Chandra (azul) é a mais profunda já obtida em raios-X. Foi combinada com uma imagem óptica e uma imagem infravermelha do Telescópio Espacial Hubble, com tons vermelhos, verdes e azuis. Cada fonte do Chandra é produzida por gás quente que cai na direção de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia hospedeira, como ilustrado na impressão de artista.
Crédito: NASA/CXC/Universidade da Pensilvânia/G. Yang et al e NASA/CXC/ICE/M. Mezcua et al.; óptico - NASA/STScI; ilustração - NASA/CXC/A. Jubett
De acordo com dois novos estudos que usam dados do Observatório de raios-X Chandra e de outros telescópios, os maiores buracos negros do Universo estão a crescer mais depressa do que a taxa de formação estelar das suas galáxias.
Ao longo de muitos anos, os astrônomos recolheram dados sobre a formação de estrelas em galáxias e sobre o crescimento de buracos negros supermassivos (ou seja, aqueles com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol) nos seus centros. Estes dados sugeriram que os buracos negros e as estrelas nas suas galáxias hospedeiras crescem de "mãos dadas".
Agora, descobertas de dois grupos independentes de investigadores indicam que os buracos negros nas galáxias massivas cresceram muito mais depressa do que nas galáxias menos massivas.
"Estamos tentando reconstruir uma corrida que começou há milhares de milhões de anos," afirma Guang Yang da Universidade Estatal da Pensilvânia, EUA, que liderou um dos dois estudos. "Estamos usando dados extraordinários obtidos com diferentes telescópios para descobrir como é que esta competição cósmica se desenrolou."
Usando grandes quantidades de dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, do Telescópio Espacial Hubble e de outros observatórios, Yang e colegas estudaram a taxa de crescimento de buracos negros em galáxias a distâncias de 4,3 a 12,2 bilhões de anos-luz da Terra. Os dados de raios-X incluíram os levantamentos Chandra Deep Field-South & North e COSMOS-Legacy.
Os cientistas calcularam a relação entre a taxa de crescimento de um buraco negro supermassivo e a taxa de crescimento das estrelas na sua galáxia hospedeira. Uma ideia comum é que essa relação é aproximadamente constante para todas as galáxias.
Em vez disso, Yang e colegas descobriram que essa proporção é muito maior para galáxias mais massivas. Para galáxias que contêm um conteúdo estelar equivalente a cerca de 100 bilhões de massas solares, a proporção é cerca de dez vezes maior do que para galáxias com um conteúdo estelar equivalente a cerca de 10 bilhões de massas solares.
"Uma pergunta óbvia é o porquê," comenta o coautor Niel Brandt, também da mesma universidade norte-americana. "Talvez as galáxias massivas sejam mais eficazes na alimentação de gás frio aos seus buracos negros supermassivos centrais do que as menos massivas."
Outro grupo de cientistas encontrou, independentemente, evidências de que o crescimento dos buracos negros mais massivos ultrapassou o crescimento estelar nas suas galáxias hospedeiras. Mar Mezcua (Instituto de Ciências Espaciais da Espanha) e colegas estudaram buracos negros nalgumas das mais brilhantes e massivas galáxias do Universo. Estudaram 72 galáxias localizadas no centro de enxames galácticos a distâncias de até mais ou menos 3,5 bilhões de anos-luz da Terra. O estudo usou dados de raios-X do Chandra e dados de rádio do ATCA (Australia Telescope Compact Array), do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e do VLBA (Very Long Baseline Array).
Mezcua e colegas estimaram as massas dos buracos negros nestes enxames de galáxias usando uma relação bem conhecida que liga a massa de um buraco negro à emissão de raios-X e rádio associada com o buraco negro. Descobriu-se que as massas dos buracos negros são dez vezes maiores do que as massas estimadas por outro método usando o pressuposto de que os buracos negros e as galáxias cresciam em tandem.
"Descobrimos que os buracos negros são muito maiores do que esperávamos," realça Mezcua. "Talvez tenham tido um avanço de crescimento nesta corrida cósmica, ou talvez tenham tido uma vantagem na velocidade de crescimento que durou milhares de milhões de anos."
Os cientistas descobriram que quase metade dos buracos negros na sua amostra tinham massas estimadas em pelo menos 10 bilhões de vezes a massa do Sol. Isto coloca-os na categoria de "pesos pesados" que alguns astrônomos referem como buracos negros "ultramassivos".
"Nós sabemos que os buracos negros são objetos extremos," acrescenta a coautora J. Hlavacek-Larrondo da Universidade de Montreal, "por isso pode não ser uma surpresa que os exemplos mais extremos quebram as regras que pensávamos que deviam seguir."
O trabalho por Mezcua et al. foi publicado na edição de fevereiro de 2018 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online. O trabalho por Yang et al. foi aceite para publicação, será divulgado na edição de abril de 2018 da mesma revista e está também disponível online.
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE
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