Gravidade que dobra a luz revela um dos maiores buracos negros já encontrados

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Representação artística de um buraco negro onde o intenso campo gravitacional do buraco negro está distorcendo o espaço ao seu redor. Isso distorce as imagens de luz de fundo alinhadas quase diretamente atrás delas em anéis circulares distintos. Essa lente gravitacional fornece um método observacional para inferir a presença de buracos negros e medir sua massa com base na significância da difração da luz. O Telescópio Espacial Hubble visa galáxias distantes cuja luz passa muito perto dos centros das galáxias intermediárias em primeiro plano, que devem abrigar buracos negros supermassivos com um bilhão de vezes a massa do nosso Sol. Créditos da imagem: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

Uma equipe de astrônomos descobriu um dos maiores buracos negros já encontrados, aproveitando um fenômeno chamado lente gravitacional.

A equipe, liderada pela Durham University, no Reino Unido, usou lentes gravitacionais – onde uma galáxia em primeiro plano dobra e amplia a luz de um objeto mais distante – e simulações de supercomputador na instalação DiRAC HPC, permitindo que a equipe estudasse em detalhes como a luz é dobrada por um buraco negro em uma galáxia a centenas de milhões de anos-luz da Terra.

Eles encontraram um buraco negro ultramassivo, um objeto com mais de 30 bilhões de vezes a massa do Sol, na galáxia em primeiro plano – um tamanho que os astrônomos raramente veem.

Este é o primeiro buraco negro encontrado usando essa técnica, na qual a equipe simula a luz viajando pelo universo centenas de milhares de vezes. Cada simulação envolve um buraco negro com uma massa diferente que muda a forma como a luz viaja para a Terra.

Quando os pesquisadores incluíram um buraco negro ultramassivo em uma de suas simulações, o caminho percorrido pela luz da galáxia distante para chegar à Terra correspondia ao caminho visto nas imagens reais do Telescópio Espacial Hubble.

Os resultados são publicados na revista hoje Boletins Mensais da Royal Astronomical Society.

Um vídeo mostrando como os astrônomos, usando lentes gravitacionais, descobriram um buraco negro de 30 bilhões de massa solar em uma galáxia a 2 bilhões de anos-luz de distância. Crédito da foto: Universidade de Durham

O autor principal Dr. James Nightingale, do Instituto de Física da Universidade de Durham, disse: “Este buraco negro em particular, que tem cerca de 30 bilhões de vezes o tamanho do nosso sol, é um dos maiores já descobertos e está no limite superior do tamanho que se acredita que os buracos negros tenham. ser.” pode tornar-se teórico, por isso é uma descoberta extremamente emocionante.”

A lente gravitacional ocorre quando o campo gravitacional de uma galáxia em primeiro plano parece desviar a luz de uma galáxia de fundo, o que significa que a observamos mais de uma vez.

Como uma lente real, isso também amplia a galáxia de fundo, permitindo que os cientistas a estudem com mais detalhes.

Vídeo ainda – buraco negro – geometria da lente. Crédito da foto: Universidade de Durham
Vídeo ainda – buraco negro – imagem observada. Crédito da foto: Universidade de Durham

dr Nightingale disse: “A maioria dos maiores buracos negros que conhecemos estão em um estado ativo, no qual a matéria que é atraída para perto do buraco negro se aquece e libera energia na forma de luz, raios-X e outras radiações. ”

“No entanto, as lentes gravitacionais permitem estudar buracos negros inativos, o que atualmente não é possível em galáxias distantes. Essa abordagem pode nos permitir detectar muito mais buracos negros fora do nosso Universo local e revelar como esses objetos exóticos evoluíram no tempo cósmico.”

O estudo, que também inclui o Instituto Max Planck da Alemanha, levanta a tentadora possibilidade de que os astrônomos possam descobrir muito mais buracos negros adormecidos e ultramassivos do que se pensava anteriormente, e estudar como eles ficaram tão grandes.

A história dessa descoberta em particular começou em 2004, quando o professor Alastair Edge, astrônomo da Universidade de Durham, ao revisar imagens de um levantamento de galáxias, notou um enorme arco de lentes gravitacionais.

Vídeo parado – buraco negro – massa correta. Crédito da foto: Universidade de Durham
Vídeo parado – buraco negro – massa muito alta. Crédito da foto: Universidade de Durham
Vídeo parado – buraco negro – massa muito pequena. Crédito da foto: Universidade de Durham

19 anos depois e com a ajuda de algumas imagens de altíssima resolução do Telescópio Hubble da NASA e das instalações de supercomputação DiRAC-COSMA8 da Universidade de Durham, o Dr. Nightingale e sua equipe estão reexaminando isso e explorando ainda mais.

A equipe espera que este seja o primeiro passo para permitir uma exploração mais profunda dos mistérios dos buracos negros e que futuros grandes telescópios ajudem os astrônomos a estudar buracos negros ainda mais distantes para aprender mais sobre seu tamanho e escopo.

Mais Informações:
James Nightingale et al, Abell 1201: Detecção de um buraco negro ultramassivo em uma lente gravitacional forte, Boletins Mensais da Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad587

Informações do jornal:
Boletins Mensais da Royal Astronomical Society


By Gabriel Ana

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