Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill encontrou um tesouro previamente negligenciado de enormes buracos negros nas galáxias anãs. Os recém -descobertos buracos negros oferecem um vislumbre da história de vida do buraco negro supermassivo no centro de nossa própria galáxia da Via Láctea.
Como uma galáxia espiral gigante, acredita -se que a Via Láctea tenha sido construída a partir de fusões de muitas galáxias anãs menores. Por exemplo, as nuvens de magellanic vistas no céu sul são galáxias anãs que se fundirão na Via Láctea. Cada anão que cai pode trazer consigo um buraco negro maciço central, dezenas ou centenas de milhares de vezes a massa do nosso sol, potencialmente destinada a ser engolida pelo buraco negro supermassivo da Via Láctea.
Mas a frequência com que as galáxias anãs contêm um enorme buraco negro é desconhecido, deixando uma lacuna importante em nossa compreensão de como os buracos e galáxias negros crescem juntos. Novas pesquisas publicadas no The Astrophysical Journal ajudam a preencher essa lacuna, revelando que os enormes buracos negros são muitas vezes mais comuns nas galáxias anãs do que se pensava anteriormente.
“Esse resultado realmente me impressionou porque esses buracos negros estavam escondidos à vista”, disse Mugdha Polimera, principal autora do estudo e um Ph.D. da UNC-Chapel Hill. aluna.
Enviando mensagens contraditórias
Os buracos negros são normalmente detectados quando crescem ativamente ingerindo gás e poeira estelar em torno deles, o que os faz brilhar intensamente.
Professora da UNC-Chapel Hill Sheila Kannappan, Ph.D. da Polimera. O consultor e co -autor do estudo compararam buracos negros com vaga -lumes.
“Assim como os vaga-lumes, só vemos buracos negros quando estão iluminados-quando estão crescendo-e os iluminados nos dão uma pista de quantos não podemos ver”.
O problema é que, ao cultivar buracos negros com radiação distinta de alta energia, as jovens estrelas recém-nascidas também podem. Tradicionalmente, os astrônomos diferenciam os buracos negros crescentes da formação de novas estrelas usando testes de diagnóstico que dependem de características detalhadas da luz visível de cada galáxia quando espalhadas em um espectro como um arco -íris.
O caminho para a descoberta começou quando estudantes de graduação que trabalham com Kannappan tentaram aplicar esses testes tradicionais aos dados da pesquisa de galáxias. A equipe percebeu que algumas das galáxias estavam enviando mensagens contraditórias – dois testes indicariam buracos negros crescentes, mas um terceiro indicaria apenas a formação de estrelas.
“Trabalhos anteriores haviam acabado de rejeitar casos ambíguos como esses da análise estatística, mas eu tinha um palpite que eles poderiam ser buracos negros não descobertos nas galáxias anãs”, disse Kannappan. Ela suspeitava que o terceiro teste, às vezes contraditório, fosse mais sensível que os outros dois às propriedades típicas dos anãs: sua simples composição elementar (principalmente hidrogênio e hélio primordiais do Big Bang) e sua alta taxa de formação de novas estrelas.
O co-autor do estudo, Chris Richardson, professor associado da Universidade de Elon, confirmou com simulações teóricas que os resultados dos testes de messagem mista correspondiam exatamente a que teoria preveria para um galáxia anã de composição primordial e altamente formadora de estrelas contendo um crescente buraco negro. “O fato de minhas simulações se alinharem com o que o grupo Kannappan encontrou me deixou empolgado em explorar as implicações de como as galáxias evoluem”, disse Richardson.
Um censo de buracos negros crescentes
A Polimera assumiu o desafio de construir um novo censo de cultivo de buracos negros, com atenção aos tipos de mensagens tradicionais e mistas. Ela obteve medições publicadas de recursos espectrais de luz visíveis para testar buracos negros em milhares de galáxias encontradas em duas pesquisas lideradas por Kannappan, Resolve e Eco. Essas pesquisas incluem dados ultravioleta e de rádio ideais para o estudo da formação de estrelas, e eles têm um design incomum: enquanto a maioria das pesquisas astronômicas seleciona amostras que favorecem galáxias grandes e brilhantes, resolução e ecológico são inventários completos de grandes volumes do universo atual em que As galáxias anãs são abundantes.
“Foi importante para mim que não influenciamos nossa busca de buracos negros em direção a galáxias anãs”, disse Polimera. “Mas, ao olhar para o censo inteiro, descobri que o novo tipo de cultivo de buracos negros quase sempre aparecia em anãs. Fiquei surpreso com os números quando os vi pela primeira vez”.
Mais de 80 % de todos os buracos negros crescentes que encontrou nas galáxias anãs pertenciam ao novo tipo.
O resultado parecia bom demais. “Todos nós ficamos nervosos”, disse Polimera. “A primeira pergunta que me veio à mente foi: perdemos uma maneira de que a formação extrema de estrelas por si só poderia explicar essas galáxias?” Ela liderou uma busca exaustiva por explicações alternativas envolvendo formação de estrelas, modelando incertezas ou astrofísicas exóticas. No final, a equipe foi forçada a concluir que os buracos negros recém -identificados eram reais.
“Ainda estamos nos prendendo”, disse Kannappan. “Estamos empolgados em perseguir um zilhão de idéias de acompanhamento. Os buracos negros que encontramos são os blocos básicos de buracos negros supermassivos, como o da nossa própria Via Láctea. Há tanta coisa que queremos aprender sobre eles”.
Publicado em 29/05/2022 20h58
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