Usando uma poderosa combinação do telescópio Subaru e do Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram sete quasares supermassivos movidos a buracos negros cercados por véus de poeira que existiam quando o universo tinha menos de um bilhão de anos.
Buracos negros supermassivos consumindo grandes quantidades de matéria e brilhantes como brilhantes Quasares Enquanto está escondido em espessos nuvens de poeira há muito tempo existe em um período inicial no cosmos de 13,8 bilhões de anos chamado “Cosmic Dawn”, mas se mostrou frustrantemente ilusório.
Esta é a primeira detecção de quasares ocultos, mas brilhantes no universo inicial. Indica que os quasares podem ser realmente duas vezes mais comuns em Dawn Cosmic Como suspeito anteriormente, disseram pesquisadores.
“Essa descoberta só foi possível com a combinação única de dois telescópios poderosos”, o líder da equipe Yoshiki Matsuoka, da Universidade Ehime, no Japão disse em comunicado.
“O Telescópio SubaruA pesquisa ampla e sensível nos permitiu identificar galáxias raras e luminosas e JWST foi capaz de pegar a leve luz infravermelha dos quasares ocultos “, acrescentou Matsuoka.” Isso mostra a eficácia da abordagem de ‘Descubra com o telescópio Subaru, explorar com JWST’ pode ser “.
Quasares no amanhecer cósmico
Buracos negros supermassivos com massas milhões ou bilhões de vezes a de o sol Sente -se no coração de todas as galáxias do universo moderno. Nem tudo isso buracos negros são iguais, no entanto. Alguns, como o buraco negro supermassivo no coração do Via LácteaAssim, Sagitário A* (SGR A*), estão quietos porque não estão se alimentando da matéria que os cercam.
Outros são uma matéria que os envolve em uma nuvem achatada e rodopida chamada disco de acreção. A imensa gravidade desses buracos negros causa forças de maré nesse material que geram atrito intenso, aquecimento de gás e poeira no disco para temperaturas tão grandes quanto milhões de graus. Enquanto isso, a matéria no disco é canalizada para os pólos do buraco negro supermassivo por poderosos campos magnéticos, de onde é explodido como jatos de velocidade próxima.
Ambos os processos irradiam vastas quantidades de energia através do espectro eletromagnético que parecem os astrônomos de grandes distâncias como quasares.
Considerando o quão extremo e violento quasares são, não é surpresa que esses buracos negros supermassivos tenham desempenhado um papel vital na formação de galáxias e, portanto, na evolução do universo. No entanto, ainda há algum mistério em torno da formação de buracos negros supermassivos antes o universo tinha um bilhão de anos.
Assim, os astrônomos têm caçado diligentemente por quasares que existiam durante o amanhecer cósmico, um período que durou cerca de 50 milhões a um bilhão de anos após o Big Bangquando acredita -se que as primeiras estrelas e galáxias tenham se formado. Se havia uma grande população de buracos negros supermassivos naquele momento, os cientistas argumentam que eles devem ter se formado com frequência e amplamente, como resultado da morte das estrelas de primeira geração, assim como os buracos negros estelares se formam hoje.
No entanto, se o número de buracos negros supermassivos foi baixa ao amanhecer cósmico, os pesquisadores teorizam que esses titãs cósmicos se formaram apenas em circunstâncias especiais, possivelmente a partir do colapso direto de vastas nuvens de gás e poeira.
O brilho dos quasares deve tornar esses buracos negros supermassivos bastante visíveis, mesmo a vastas distâncias e, de fato, a equipe por trás da nova pesquisa usou o telescópio Subaru para descobrir mais de 200 quasares. No entanto, há um problema: os quasares geralmente são vistos por suas emissões ultravioletas, mas a poeira cósmica é um absorvedor muito bom desse tipo de radiação.
Isso significa que as emissões de quasares fortemente encobertos podem deixar de entrar em contato conosco, o que significaria então que os quasares que detectamos são apenas uma fração dos buracos negros supermassivos de alimentação que existiam ao amanhecer cósmico.
Para descobrir potencialmente esses quasares ocultos, essa equipe recorreu a uma pesquisa realizada com o instrumento Hyper Suprime-Cam no telescópio Subaru (HSC-SSP), procurando galáxias muito brilhantes que mostram sinais de emissões de alta energia, mas não possuem as impressões digitais de quasares.
Com o JWST, eles poderiam examinar essas galáxias no infravermelho, o que deixou essas galáxias como luz visível (mas foi esticada a comprimentos de onda mais longos), permitindo que eles espiassem através das nuvens de poeira que absorvem a luz ultravioleta. Usando seu espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSPEC), o JWST estudou 11 das galáxias mais luminosas pesquisadas pelo telescópio Subaru entre julho de 2023 e outubro de 2024.
Sete dessas galáxias mostraram sinais claros de um quasar, confirmando os primeiros quasares luminosos obscurecidos por poeira descobertos em Cosmic Dawn.
Examinando a luz ou “espectros” dessas galáxias, a equipe determinou que os quasares estão emitindo energia equivalente a vários trilhões de sol e são alimentados pela alimentação de buracos negros supermassivos com massas bilhões de vezes o da nossa estrela. Essas características se assemelham às dos quasares não -que não foram detectados anteriormente em Cosmic Dawn.
Os pesquisadores também descobriram que a poeira em torno desses quasares absorve cerca de 99,9% da luz ultravioleta que emitem e 70% da luz visível que emitem. Assim, não é de admirar que esses titãs cósmicos permaneçam tão efetivamente ocultos.
O número de quasares sobre a região do espaço examinado pela equipe indica que a população de quasares encobertos é semelhante à dos quasares não tênues. Assim, a equipe calcula a população de quasares em Cosmic Dawn para estar em torno do dobro do que foi estimado anteriormente.
A equipe agora pretende estudar ainda mais esses quasares obscurecidos para determinar por que seus ambientes são tão diferentes daqueles de quasares sem zombares. Eles também pretendem procurar mais buracos negros em uma amostra mais ampla de galáxias que existiam nas primeiras épocas do cosmos.
Esse trabalho tem o potencial de revelar toda a população de buracos negros supermassivos do Cosmic Dawn, dizem os pesquisadores.
A pesquisa da equipe foi publicada na edição de julho de The Astrophysical Journal.
