Por favor, avalie esta postagem
Uma imagem de raios X (em azul) com zoom na imagem óptica (dourado e marrom) mostrando a galáxia central de um aglomerado oculto, que abriga um buraco negro supermassivo. Crédito: Taweewat Somboonpanyakul
MIT os cientistas descobriram um novo aglomerado de galáxias escondido à vista de todos. O aglomerado, que fica a apenas 2,4 bilhões de anos-luz da Terra, é composto por centenas de galáxias individuais e envolve uma galáxia supermassiva extremamente ativa. buraco negroou quasar.
O quasar central atende pelo nome de PKS1353-341 e é intensamente brilhante – tão brilhante que durante décadas os astrônomos que o observaram no céu noturno presumiram que o quasar estava sozinho em seu canto do universo, brilhando como uma fonte de luz solitária de o centro de uma única galáxia.
Mas como a equipe do MIT relata hoje no Jornal Astrofísicoa luz do quasar é tão brilhante que obscureceu centenas de galáxias agrupadas ao seu redor.
Na sua nova análise, os investigadores estimam que existem centenas de galáxias individuais no aglomerado, que, no total, tem cerca de 690 biliões de sóis. Nosso via Láctea a galáxia, para comparação, pesa cerca de 400 bilhões de massas solares.
A equipa também calcula que o quasar no centro do aglomerado é 46 mil milhões de vezes mais brilhante que o Sol. A sua extrema luminosidade é provavelmente o resultado de um frenesim temporário de alimentação: à medida que um imenso disco de material gira em torno do quasar, grandes pedaços de matéria do disco caem e alimentam-no, fazendo com que o buraco negro irradie enormes quantidades de energia à medida que avança. luz.
“Esta pode ser uma fase de curta duração pela qual passam os aglomerados, onde o buraco negro central faz uma refeição rápida, fica brilhante e depois desaparece novamente”, diz o autor do estudo Michael McDonald, professor assistente de física no Instituto Kavli de Astrofísica do MIT. e Pesquisa Espacial. “Isso pode ser um pontinho que acabamos de ver. Daqui a um milhão de anos, isto poderá parecer uma bola de penugem difusa.”
McDonald e os seus colegas acreditam que a descoberta deste enxame oculto mostra que pode haver outros enxames de galáxias semelhantes escondidos atrás de objetos extremamente brilhantes que os astrónomos catalogaram erroneamente como fontes de luz únicas. Os investigadores estão agora à procura de mais enxames de galáxias ocultos, que podem ser pistas importantes para estimar a quantidade de matéria que existe no Universo e a rapidez com que o Universo se está a expandir.
Os coautores do artigo incluem o autor principal e estudante de pós-graduação do MIT, Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin, do Universidade de PrincetonBrian Stalder do Large Synoptic Survey Telescope e Antony Stark do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Fluffs ou pontos
Em 2012, McDonald e outros descobriram o aglomerado de Phoenix, um dos aglomerados de galáxias mais massivos e luminosos do universo. O mistério para McDonald era a razão pela qual este enxame, que era tão intensamente brilhante e numa região do céu facilmente observável, não tinha sido encontrado antes.
“Começamos a nos perguntar por que não o tínhamos encontrado antes, porque ele tem propriedades muito extremas e é muito brilhante”, diz McDonald. “É porque tínhamos noções preconcebidas sobre como deveria ser um cluster. E isso não estava de acordo com isso, então perdemos.”
Na maior parte, ele diz que os astrônomos presumiram que os aglomerados de galáxias parecem “fofos”, emitindo um sinal muito difuso na banda de raios X, ao contrário de fontes mais brilhantes e pontuais, que foram interpretadas como quasares ou buracos negros extremamente ativos. .
“As imagens são todas pontos ou penugens, e as penugens são esses gigantescos milhões deano luz bolas de gás quente que chamamos de aglomerados, e os pontos são buracos negros que acumulam gás e brilham à medida que esse gás entra em espiral”, diz McDonald. “Essa ideia de que poderíamos ter um buraco negro de rápida acumulação no centro de um aglomerado – não pensávamos que fosse algo que acontecesse na natureza.”
Mas a descoberta de Phoenix provou que os enxames de galáxias poderiam de facto albergar buracos negros imensamente activos, o que levou McDonald a perguntar-se: Poderia haver outros enxames de galáxias próximos que foram simplesmente identificados erradamente?
Um comedor extremo
Para responder a essa questão, os investigadores criaram um inquérito denominado CHiPS, para Clusters Hiding in Plain Sight, que se destina a reavaliar imagens de raios-X obtidas no passado.
“Começamos com dados de arquivo de fontes pontuais, ou objetos que eram superbrilhantes no céu”, explica Somboonpanyakul. “Estamos procurando fontes pontuais dentro de coisas fofas.”
Para cada fonte pontual identificada anteriormente, os investigadores anotaram as suas coordenadas e depois estudaram-nas mais diretamente usando o Telescópio Magalhães, um poderoso telescópio óptico situado nas montanhas do Chile. Se observassem um número maior do que o esperado de galáxias em torno da fonte pontual (um sinal de que o gás pode provir de um aglomerado de galáxias), os pesquisadores olhavam novamente para a fonte, usando NASAObservatório de Raios-X Chandra, baseado no espaço, para identificar uma fonte extensa e difusa em torno da fonte pontual principal.
“Cerca de 90% destas fontes não eram aglomerados”, diz McDonald. “Mas o engraçado é que o pequeno número de coisas que encontramos viola as regras.”
O novo artigo relata os primeiros resultados da pesquisa CHiPS, que até agora confirmou um novo aglomerado de galáxias que hospeda um buraco negro central extremamente ativo.
“O brilho do buraco negro pode estar relacionado com a quantidade que ele come”, diz McDonald. “Isto é milhares de vezes mais brilhante do que um buraco negro típico no centro de um aglomerado, por isso é muito extremo na sua alimentação. Não temos ideia de há quanto tempo isso está acontecendo ou continuará acontecendo. Encontrar mais dessas coisas nos ajudará a entender se este é um processo importante ou apenas uma coisa estranha que só existe no universo.”
A equipe planeja vasculhar mais dados de raios X em busca de aglomerados de galáxias que possam ter passado despercebidos na primeira vez.
“Se a pesquisa CHiPS conseguir encontrar um número suficiente destes, seremos capazes de identificar a taxa específica de acreção no buraco negro, onde ele passa da geração principalmente de radiação para a geração de energia mecânica, as duas formas primárias de
produção de energia dos buracos negros”, diz Brian McNamara, professor de física e astronomia no Universidade de Waterloo, que não esteve envolvido na pesquisa. “Este objeto em particular é interessante porque contraria a tendência. Ou a massa do buraco negro supermassivo central é muito menor do que o esperado ou a estrutura do fluxo de acreção é anormal. Os excêntricos são os que mais nos ensinam.”
Além de lançar luz sobre a alimentação de um buraco negro, ou comportamento de acreção, a detecção de mais aglomerados de galáxias pode ajudar a estimar a rapidez com que o Universo está a expandir-se.
“Tomemos, por exemplo, o Titanic”, diz McDonald. “Se você souber onde os dois pedaços maiores pousaram, poderá mapeá-los para trás para ver onde o navio atingiu o iceberg. Da mesma forma, se você souber onde estão todos os aglomerados de galáxias no universo, quais são as maiores peças do universo e quão grandes eles são, e tiver algumas informações sobre como o universo era no início, o que nós saber do Big Bang, então você poderia mapear como o universo se expandiu.”
Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pelo Fundo de Investimento em Pesquisa Kavli do MIT e pela NASA.
Referência: “Pesquisa The Clusters Hiding in Plain Sight (CHiPS): Uma primeira descoberta de um enorme aglomerado próximo em torno de PKS1353-341” por Taweewat Somboonpanyakul, Michael McDonald, Henry W. Lin, Brian Stalder e Antony Stark, 16 de agosto de 2018, O Jornal Astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/aace55