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83 Buracos negros supermassivos do universo inicial descobertos

83 Buracos negros supermassivos do universo inicial descobertos

Os pesquisadores descobriram surpreendentes 83 buracos negros supermassivos a pouco mais de 13 bilhões de anos-luz de distância, tornando-os algumas das estruturas mais antigas do Universo.

Localizando buracos negros supermassivos antigos

Uma equipe internacional de astrônomos do Japão, Taiwan e Estados Unidos se reuniu para identificar 83 buracos negros supermassivos (SBH) a pouco mais de 13 bilhões de anos-luz de distância da Terra, tornando-os algumas das estruturas mais antigas do Universo, de acordo com um relatório da Universidade de Princeton.

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"É notável que objetos tão densos e massivos tenham se formado tão logo após o Big Bang", disse Michael Strauss, professor de ciências astrofísicas da Universidade de Princeton e um dos co-autores do estudo. "Compreender como os buracos negros podem se formar no início do universo e como eles são comuns é um desafio para nossos modelos cosmológicos."

A descoberta aumenta o número de SBH conhecidos desse período da história do Universo e revela o quão comuns eles eram no início do universo, algo que não era conhecido até agora. Acredita-se que os SBHs existam no centro da maioria das galáxias e podem ter bilhões de vezes mais massa do que o sol.

Estudando os Quasares Mais Fracos do Universo

Os pesquisadores se propuseram a identificar esses SBH pelos quasares que eles geram. À medida que os gases ao redor de um SBH começam a se acumular sobre ele, ele se aquece e começa a emitir radiação que podemos detectar. Esses SBH são conhecidos como quasares, e até agora apenas os quasares mais luminosos foram estudados.

Este novo estudo analisou quasares mais fracos que, até recentemente, estavam além do nosso poder de detecção. Esses quasares eram alimentados por SBH com massas semelhantes às que podemos ver no universo atual.

Para fazer isso, a equipe de cientistas usou dados coletados com o “Hyper Suprime-Cam” (HSC), montado no Telescópio Subaru do Observatório Astronômico Nacional do Japão, localizado no cume de Mau-nakea, no Havaí.

O enorme campo de visão do HSC - 1,77 graus de diâmetro, ou tão largo quanto sete luas cheias - foi usado durante 300 noites ao longo de cinco anos para coletar os dados necessários. Identificando possíveis quasares distantes a partir dos dados de pesquisa, eles usaram o telescópio Subaru, bem como o Gran Telescopio Canarias na Espanha e o Telescópio Gemini Sul no Chile para obter os espectros desses quasares candidatos.

O estudo identificou 83 quasares até então desconhecidos, além dos 17 já conhecidos na área de pesquisa. Isso significa que se você fosse fatiar o universo em cubos uniformes com um bilhão de anos-luz de diâmetro, haveria um SBH dentro desse cubo.

Quasares distantes e a evolução do universo inicial

Os cientistas acreditam que nas primeiras centenas de milhões de anos de existência do universo, o hidrogênio no universo foi ionizado em um plasma de hidrogênio flutuante de elétrons e prótons não ligados, mas eles não sabem o que poderia ter fornecido a energia para quebrar os íons livres de seus prótons.

Uma teoria é que havia mais quasares no universo primitivo do que se conhecia anteriormente e que sua radiação combinada fornecia a energia necessária para “reionizar” um universo cheio de hidrogênio.

"No entanto, o número de quasares que observamos mostra que esse não é o caso", explicou Robert Lupton, um cientista pesquisador sênior em ciências astrofísicas. "O número de quasares vistos é significativamente menor do que o necessário para explicar a reionização."

Esta não é a única luz que esses quasares distantes brilham no universo primitivo.

"Os quasares que descobrimos serão um assunto interessante para futuras observações de acompanhamento com as instalações atuais e futuras", disse Yoshiki Matsuoka, pesquisador da Universidade Ehime no Japão, que liderou o estudo. "Também aprenderemos sobre a formação e evolução inicial de buracos negros supermassivos, comparando a densidade numérica medida e a distribuição de luminosidade com as previsões de modelos teóricos."

O estudo foi recentemente descrito em cinco papéis diferentes que apareceram em The Astrophysical Journal e a Publicações do Observatório Astronômico do Japão.


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