Segundo dois novos estudos realizados com dados do Observatório Chandra de Raios-X e de outros telescópios, os maiores buracos negros do Universo estão a crescer mais depressa do que a taxa de estrelas formadas nas suas galáxias hospedeiras.

Fontes Chandra.
Na figura, a imagem do Chandra Deep Field-South (azul) é a mais profunda obtida em raios-X e foi combinada com uma imagem ótica e infravermelha, do Telescópio Espacial Hubble, de cor vermelha, verde e azul. Cada fonte Chandra é produzida por gás quente que cai em direção a um buraco negro supermassivo no centro da galáxia hospedeira, conforme se mostra na ilustração inserida. Créditos: NASA/CXC/Penn. State/G. Yang et al and NASA/CXC/ICE/M. Mezcua et al.; Optical: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/A. Jubett.

Ao longo de muitos anos, os astrónomos recolheram dados sobre a formação de estrelas nas galáxias e sobre o crescimento dos seus grandes buracos negros centrais (com milhões ou milhares de milhões de massas solares). Os dados sugeriam que os buracos negros e as estrelas nas galáxias hospedeiras cresciam em paralelo.

Agora, dois grupos independentes de investigadores descobriram que afinal os buracos negros cresceram muito mais depressa nas galáxias mais massivas que nas menos massivas.

“Estamos a tentar reconstruir uma corrida cósmica que começou há milhares de milhões de anos,” disse Guang Yang, da Penn State (Universidade Estatal da Pensilvânia), que liderou um dos dois estudos. “Usamos dados provenientes de diferentes telescópios para descobrir como se desenrolou essa competição.”

Com grandes quantidades de dados do Observatório Chandra de Raios-X, do Telescópio Espacial Hubble e de outros observatórios, Yang e a sua equipa estudaram a taxa de crescimento de buracos negros em galáxias a distâncias de 4,3 a 12,2 mil milhões 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 razão entre a taxa de crescimento do buraco negro supermassivo e a taxa de crescimento de estrelas da sua galáxia hospedeira. A ideia que se tinha era a de que essa relação seria aproximadamente constante para todas as galáxias.

No entanto, Yang e a equipa descobriram que essa razão é muito maior para galáxias mais massivas. Cerca de dez vezes maior para galáxias com 100 mil milhões de massas solares de estrelas que para galáxias com 10 mil milhões massas solares de estrelas.

“A pergunta óbvia é: porquê?” Disse Niel Brandt, coautor do estudo e também da Penn State. “Talvez as galáxias massivas sejam mais eficazes que as mais pequenas a alimentar com gás frio os seus buracos negros centrais.”

Independentemente, outro grupo de cientistas conseguiu provas de que o crescimento dos buracos negros mais massivos ultrapassou o das estrelas das suas galáxias hospedeiras. Mar Mezcua, do Instituto de Ciências Espaciais em Espanha, e a sua equipa estudaram buracos negros em algumas das galáxias mais brilhantes e com mais massa do Universo. O estudo englobou 72 galáxias localizadas no centro de enxames galácticos a distâncias que chegam até aos 3,5 mil milhões de anos-luz da Terra. Foram usados dados de raios-X do Chandra e dados de rádio do Australia Telescope Compact Array, do Karl G. Jansky Very Large Array e do Very Long Baseline Array.

A equipa estimou as massas dos buracos negros nesses enxames usando uma relação bem conhecida entre a massa de um buraco negro e as emissões de raios-X e rádio a ele associadas. Os valores que obtiveram para as massas foram aproximadamente dez vezes superiores aos valores estimados por outro método que partisse do pressuposto que os buracos negros e as galáxias crescem ao mesmo tempo.

“Descobrimos buracos negros muito maiores do que esperávamos,” disse Mezcua. “Talvez tenham partido em vantagem nesta corrida de crescimento, ou então tido alguma vantagem na velocidade de crescimento que durou milhares de milhões de anos.”

Os investigadores descobriram que quase metade dos buracos negros da amostra tinham massas estimadas de pelo menos 10 mil milhões de massas solares, o que os coloca numa categoria extrema de peso à qual alguns astrónomos dão o nome de buracos negros “ultramassivos”.

“Sabemos que os buracos negros são objetos extremos,” disse J. Hlavacek-Larrondo, da Universidade de Montreal, coautor do estudo, “por isso, pode não ser uma surpresa que os exemplos mais radicais destes objetos quebrem as regras que pensávamos que seguiam.”

O trabalho de Mezcua et al. foi publicado na edição de fevereiro de 2018 da Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível on-line.

O artigo de Yang et al. foi aceite para publicação e surgirá na edição de abril de 2018 da mesma revista (também disponível on-line).

 

Fonte da notícia: NASA

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