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    Astrônomos descobrem quasares de monstros do início do universo

    A impressão de um artista do quasar Pōniuāʻena, o primeiro quasar a receber um nome indígena havaiano. Crédito:Observatório Internacional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld

    Os astrônomos descobriram o quasar mais massivo conhecido no início do universo, contendo um buraco negro monstro com uma massa equivalente a 1,5 bilhão de sóis. Designado formalmente como J1007 + 2115, o quasar recém-descoberto é um dos dois únicos conhecidos do mesmo período cosmológico. Quasares são os objetos mais energéticos do universo, e desde sua descoberta, os astrônomos estão ansiosos para determinar quando eles apareceram pela primeira vez em nossa história cósmica.

    Em homenagem a sua descoberta por meio de telescópios em Maunakea, uma montanha reverenciada na cultura havaiana, o quasar recebeu o nome havaiano de Pōniuāʻena, significando "fonte giratória invisível de criação, cercado de brilho. "É o primeiro quasar a receber um nome indígena, que foi criado por 30 professores de escolas de imersão havaianas durante um workshop liderado pelo grupo A Hua He Inoa, um programa de nomenclatura havaiano liderado pelo 'Imiloa Astronomy Center of Hawai'i.

    De acordo com a teoria atual, os quasares são alimentados por buracos negros supermassivos. À medida que os buracos negros engolem matéria circundante, como poeira, gás ou mesmo estrelas inteiras, eles emitem enormes quantidades de energia, resultando em luminosidades conhecidas por ofuscar galáxias inteiras.

    O buraco negro supermassivo que alimenta Pōniuāʻena torna este quasar o mais distante, e, portanto, o mais cedo, objeto conhecido no universo por hospedar um buraco negro com mais de 1 bilhão de massas solares. De acordo com um novo estudo que documenta a descoberta do quasar, a luz de Pōniuāʻena levou 13,02 bilhões de anos para chegar à Terra, iniciando sua jornada apenas 700 milhões de anos após o Big Bang.

    "É o primeiro monstro desse tipo que conhecemos, "disse Jinyi Yang, um associado de pesquisa de pós-doutorado no Observatório Steward da Universidade do Arizona e principal autor do estudo, que será publicado no Cartas de jornal astrofísico . "O tempo era muito curto para crescer de um pequeno buraco negro para o tamanho enorme que vemos."

    A questão de como um buraco negro tão massivo poderia se materializar quando o universo ainda estava em sua infância incomodou astrônomos e cosmologistas por um longo tempo, disse o co-autor Xiaohui Fan, Professor dos regentes e chefe associado do Departamento de Astronomia do UArizona.

    "Esta descoberta apresenta o maior desafio para a teoria da formação e crescimento de buracos negros no início do universo, "Fan disse.

    A noção de que um buraco negro de proporções Pōniuāʻenas poderia ter evoluído de um buraco negro muito menor formado pelo colapso de uma única estrela em tão pouco tempo, já que o Big Bang é quase impossível, de acordo com os modelos cosmológicos atuais.

    Em vez de, os autores do estudo sugerem que o quasar teria que começar como um buraco negro "semente" já contendo a massa equivalente a 10, 000 sóis já em 100 milhões de anos após o Big Bang.

    Impressão de um artista sobre a formação do quasar Pōniuā'ena, começando com um buraco negro semente 100 milhões de anos após o Big Bang (à esquerda), em seguida, crescendo para um bilhão de massas solares 700 milhões de anos após o Big Bang (direita). Crédito:Observatório Internacional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld

    Uma retrospectiva de um universo jovem

    Pōniuāʻena foi descoberta por meio de uma pesquisa sistemática dos quasares mais distantes. Tudo começou com a equipe de pesquisa vasculhando grandes levantamentos de área, como o levantamento de imagens DECaLS, que usa a Dark Energy Camera no telescópio Víctor M. Blanco de 4 metros localizado no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile, e a pesquisa de imagem UHS, que usa a Wide Field Camera no UK Infra-Red Telescope, localizado em Maunakea.

    A equipe descobriu um possível quasar nos dados e, em 2019, observou-o com telescópios incluindo o telescópio Gemini North e o Observatório W. M. Keck, ambos em Maunakea. O telescópio Magalhães do Observatório Las Campanas, no Chile, confirmou a existência de Pōniuāʻena.

    "As observações com Gêmeos foram críticas para a obtenção de espectros de infravermelho próximo de alta qualidade que nos forneceram a medição da espantosa massa do buraco negro, "disse o co-autor Feige Wang, um NASA Hubble Fellow no Steward Observatory.

    A descoberta de um quasar desde o início do cosmos fornece aos pesquisadores um raro vislumbre de uma época em que o universo ainda era jovem e muito diferente do que vemos hoje, disseram os pesquisadores.

    Os astrônomos descobriram o segundo quasar mais distante já encontrado, usando o Observatório internacional Gemini e o Observatório Interamericano de Cerro Tololo (CTIO). É também o primeiro quasar a receber um nome indígena havaiano, P? Niuā? Ena. Crédito:Observatório Internacional Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / Pete Marenfeld, ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser.A Agradecimentos especiais a A Hua He Inoa e ao 'Imiloa Astronomy Center of Hawai? IMusic:zero-project - The Lower Dungeons (zero-project.gr).

    A teoria atual sugere que, no início do universo, após o Big Bang, os átomos estavam muito distantes uns dos outros para interagir e formar estrelas e galáxias. O nascimento de estrelas e galáxias como as conhecemos aconteceu durante a Época da Reionização, cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang.

    "Após o Big Bang, o universo estava muito frio, porque ainda não havia estrelas; sem luz, "Disse Fan." Demorou cerca de 300 a 400 milhões de anos para as primeiras estrelas e galáxias aparecerem, e eles começaram a aquecer o universo. "

    Sob a influência do aquecimento, moléculas de hidrogênio foram despojadas de elétrons em um processo conhecido como ionização. Esse processo durou apenas algumas centenas de milhões de anos - um piscar de olhos na vida do universo - e é o assunto de pesquisas contínuas.

    A descoberta de quasares como Pōniuāʻena, profundamente na época de reionização, é um grande passo para a compreensão do processo de reionização e formação dos primeiros buracos negros supermassivos e galáxias massivas. Pōniuāʻena impôs novas e importantes restrições à evolução da matéria entre as galáxias, conhecido como meio intergaláctico, durante a época de reionização.

    "Este quasar parece ter sido detectado bem no meio desse período, "Fan disse, "e o fato de podermos observar esses objetos nos ajuda a refinar o que aconteceu naquele período."

    Em 2018, a equipe de pesquisa anunciou a descoberta do quasar mais distante encontrado até o momento. Designado como J1342 + 0928, esse objeto é 2 milhões de anos mais velho que Pōniuāʻena - uma diferença bastante insignificante para os padrões cósmicos, de acordo com Fan, que estava envolvido em ambas as descobertas, que foram feitos usando o Observatório internacional Gemini e o Observatório Interamericano Cerro Tololo - ambos programas do Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia Ótica por Infravermelho da National Science Foundation.

    "A diferença de 2 milhões de anos-luz em 13 bilhões torna isso muito próximo de um empate, "Fan disse.


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