Astrônomos acabam de descobrir dois buracos negros supermassivos à beira de uma colisão lendária: ScienceAlert

Astrônomos detectaram uma colisão cósmica esperando para acontecer em um objeto gigante apenas 3 bilhões de anos após o Big Bang.

A galáxia chamada J0749 + 2255 na verdade consiste em duas galáxias fundidas em uma, e não possui um buraco negro supermassivo, mas dois. Acontece que esses dois buracos negros estão em rota de colisão, separados por uma distância relativamente pequena de apenas 10.000 anos-luz.

Esta não é a primeira vez que testemunhamos uma quase colisão de um buraco negro, mas J0749+2255 é uma joia rara. Vistos no início do universo, ambos os buracos negros são quasares muito ativos.

É uma descoberta que pode ajudar os cientistas a trabalhar para resolver o mistério contínuo e desconcertante de como os buracos negros supermassivos crescem até tamanhos tão gigantescos.

“Não vemos muitos quasares duplos tão cedo no universo. É por isso que esta descoberta é tão empolgante”, disse ela. Ele diz Astrônomo Yu Qing Chen da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

Os quasares estão entre os objetos mais brilhantes do universo. Ele contém um núcleo galáctico ativo – o centro de uma galáxia que hospeda um buraco negro supermassivo que está engolindo grandes quantidades de material.

Os buracos negros não emitem nenhuma luz própria que possamos detectar atualmente. A enorme quantidade de material que orbita o buraco negro é aquecida por intenso atrito e gravidade, de modo que não apenas brilha, mas arde lentamente nos vastos e escuros abismos do espaço-tempo.

Muitas das galáxias do universo primitivo são galáxias quasares, e algumas no universo próximo têm dois ou até três quasares em seu centro. Isso acontece quando as galáxias colidem e se fundem, cada uma com seu próprio buraco negro supermassivo. Os dois buracos negros caem um em direção ao outro e eventualmente – pensamos – se fundem para formar um buraco negro supermassivo.

Mas é um pouco mais difícil identificar essas fusões no início do universo. A luz de J0749+2255 viajou mais de 10 bilhões de anos para chegar até nós; O que vemos na galáxia é muito pequeno e fraco em comparação com os objetos muito mais próximos de nós. A essa distância, a distância entre buracos negros supermassivos unidos pela gravidade é muito pequena para nossos instrumentos atuais verem.

A tênue diferença de luz de J0749+2255 detectada pelo telescópio Gaia sugere que pode haver algo mais acontecendo com a galáxia do que era imediatamente aparente… mas há várias causas possíveis, entre elas o duplo quasar. A equipe teve que cavar mais fundo para descobrir o que realmente estava acontecendo.

“O processo de confirmação não foi fácil e precisávamos de uma série de telescópios abrangendo o espectro de raios-X ao rádio para finalmente confirmar que este sistema era de fato um par de quasares, em vez de duas imagens, digamos, da lente gravitacional de um quasar. .” Ele diz Astrônomo Yu Xin da Universidade de Illinois.

e J0749+2255 Especial. Como ambos os buracos negros são quasares, eles são luminosos o suficiente para serem distinguidos. E eles não estão próximos o suficiente, ainda, para serem um binário ligado gravitacionalmente, o que significa que eles têm separação suficiente para uma decisão individual.

Usando observações de uma gama completa de telescópios terrestres e espaciais, Chen e seus colegas analisaram a luz de J0749 + 2255. Eles determinaram que os dois buracos negros provavelmente evoluirão para um binário apertado gravitacionalmente em cerca de 220 milhões de anos ou mais. A órbita decadente deste binário acabará por levar a uma colisão e fusão em um buraco negro ainda mais massivo.

(Eles podem ter colidido agora, mas esse evento não tem sentido para nós no momento; é por isso que os astrônomos fazem tais previsões no tempo presente.)

Os pesquisadores também descobriram que os dois buracos negros são uma interseção relativística, registrando cerca de 1,26 bilhões de massas solares e 1,58 bilhões de massas solares, respectivamente. Essas descobertas podem começar a nos dizer algo sobre a taxa de buracos negros supermassivos no início do universo – o que ajudará os astrônomos a entender a evolução dos buracos negros modernos que podem ter bilhões de massas solares.

Ainda há muito a descobrir, mas J0749+2255 representa um importante passo à frente.

“Estamos começando a revelar esta parte do iceberg para os primeiros grupos binários de quasares,” diz o astrônomo Shen Liu pela Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

“Essa é a singularidade deste estudo. Na verdade, ele nos diz que esse grupo existe, e agora temos uma maneira de identificar quasares emparelhados separados por um volume menor que o tamanho de uma única galáxia.”

Pesquisa publicada em natureza.