O Conjunto chamado Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) da NASA e o telescópio XMM-Newton da ESA (Agência Espacial Europeia) estão mostrando que violentos ventos vindo de um buraco negro supermassivo sopram para fora e em todas as direções — um fenômeno que se suspeitava existir, mas era difícial de provar até agora.
Esta descoberta deu aos astrônomos sua primeira oportunidade de medir a força desses ventos ultra velozes e provar que eles são suficientemente potentes para inibir a capacidade da galáxia hospedeira de produzir novas estrelas.
Sabe-se que os buracos negros nos centros das galáxias podem engolir matéria, e esse processo gera ventos. Acredita-se que isso sirva para regular o crescimento das galáxias. Sabendo-se a velocidade e tamanho dos ventos, pode-se agora imaginar quão potentes eles são."
Buracos negros supermassivos atiram matéria em suas galáxias hospedeiras, com ventos emissores de raios X viajando a até um terço da velocidade da. No novo estudo, astrônomos determinaram que PDS 456, um extremamente brilhante buraco negro conhecido como um quasar distante mais de 2 bilhões de anos-luz, sustenta ventos que transportam mais energia por segundo do que a emitida por mais de um trilhão de sóis.
Agora sabe-se que ventos de quasares contribuem muito para a perda de massa nas galáxias, levando para fora seus suprimentos de gás, que é combustivel para a formação de estrelas.
O NuSTAR e o XMM-Newton observaram simultaneamente PDS 456 em cinco ocasiões distintas em 2013 e 2014. O telescópios espaciais complementam-se mutuamente, observando diferentes partes do espectro de luz de raios X: O XMM-Newton, os de baixa energia, e o NuSTAR, os de alta energia.
Observações anteriores do XMM-Newton haviam identificado ventos de buracos negros soprando em nossa direção, mas não puderam determinar se também sopravam em todas as direções. O XMM-Newton havia detectado átomos de ferro, que são transportados pelos ventos juntamente com outros tipos de matéria, somente diretamente em frente ao buraco negro, onde eles bloqueiam os raios X. Combinando dados de raios X de alta energia do NUSTAR com observações do XMM-Newton, cientistas puderam encontrar marcas de ferros espalhadas das laterais, provando que os ventos emanam do buraco negro não em jatos, mas de forma quase esférica.
A complementariedade desses dois observatórios de raios X nos está permitindo revelar detalhes previamente ocultos sobre este poderoso lado do universo.
Conhecendo a forma e extensão dos ventos, os pesquisadores puderam então determinar a força deles e até que ponto podem inibir a formação de novas estrelas.
Os astrônomos acreditam que os buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras evoluem juntos e regulam o crescimento uns dos outros. A prova disso vem em parte de observações dos abaulamentos centrais das galáxias — quanto maiores eles forem, maior será o buraco negro supermassivo.
Este último relatório demonstra que buracos negros supermassivos e seus ventos de altas energias afetam muito a galáxia hospedeira. Quando o buraco negro aumenta de tamanho, seus ventos empurram vastas quantidades de matéria para fora através da galáxia, o que acaba impedindo a formação de novas estreas.
Como PDS 456 está relativamente próximo, pelos padrões cósmicos, é brilhante e pode ser estudado em detalhes. Ess buraco negro dá aos astrônomos uma visão sem precedentes de uma era distante de nosso universo, derca de 10 bilhões de anos atrás, quando buracos negros supermassivos e seus ventos violentos eram mais comuns, e possivelmente deram forma às galáxias como as vemos atualmente.
Para os astrônomos, estudar PDS 456 é como um paleontologista receber uma dinossauro vivo para estudar. Pode-se estudar a física desses importantes sistemas com um nível de detalhes impossível no caso daqueles situados a distâncias mais típicas, durante a "Era dos Quasares.'"
Tradução de Luiz Leitão
NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) and ESA’s (European Space Agency) XMM-Newton telescope are showing that fierce winds from a supermassive black hole blow outward in all directions -- a phenomenon that had been suspected, but difficult to prove until now.
This discovery has given astronomers their first opportunity to measure the strength of these ultra-fast winds and prove they are powerful enough to inhibit the host galaxy’s ability to make new stars.
We know black holes in the centers of galaxies can feed on matter, and this process can produce winds. This is thought to regulate the growth of the galaxies. Knowing the speed, shape and size of the winds, we can now figure out how powerful they are.
Supermassive black holes blast matter into their host galaxies, with X-ray-emitting winds traveling at up to one-third the speed of light. In the new study, astronomers determined PDS 456, an extremely bright black hole known as a quasar more than 2 billion light-years away, sustains winds that carry more energy every second than is emitted by more than a trillion suns.
"Now we know quasar winds significantly contribute to mass loss in a galaxy, driving out its supply of gas, which is fuel for star formation.
NuSTAR and XMM-Newton simultaneously observed PDS 456 on five separate occasions in 2013 and 2014. The space telescopes complement each other by observing different parts of the X-ray light spectrum: XMM-Newton views low-energy and NuSTAR views high-energy.
Previous XMM-Newton observations had identified black hole winds blowing toward us, but could not determine whether the winds also blew in all directions. XMM-Newton had detected iron atoms, which are carried by the winds along with other matter, only directly in front of the black hole, where they block X-rays. Combining higher-energy X-ray data from NuSTAR with observations from XMM-Newton, scientists were able to find signatures of iron scattered from the sides, proving the winds emanate from the black hole not in a beam, but in a nearly spherical fashion.
This is a great example of the synergy between XMM-Newton and NuSTAR. The complementarity of these two X-ray observatories is enabling us to unveil previously hidden details about the powerful side of the universe.
With the shape and extent of the winds known, the researchers could then determine the strength of the winds and the degree to which they can inhibit the formation of new stars.
Astronomers think supermassive black holes and their home galaxies evolve together and regulate each other's growth. Evidence for this comes in part from observations of the central bulges of galaxies -- the more massive the central bulge, the larger the supermassive black hole.
This latest report demonstrates a supermassive black hole and its high-speed winds greatly affect the host galaxy. As the black hole bulks up in size, its winds push vast amounts of matter outward through the galaxy, which ultimately stops new stars from forming.
Because PDS 456 is relatively close, by cosmic standards, it is bright and can be studied in detail. This black hole gives astronomers a unique look into a distant era of our universe, around 10 billion years ago, when supermassive black holes and their raging winds were more common and possibly shaped galaxies as we see them today. For an astronomer, studying PDS 456 is like a paleontologist being given a living dinosaur to study. We are able to investigate the physics of these important systems with a level of detail not possible for those found at more typical distances, during the 'Age of Quasars.
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