sdss j0847-0013, um de tres, raros quasares duplos descobertos com três observatórios maunakea. Crédito:Silverman et al
Uma dança cósmica entre duas galáxias que se fundem, cada um contendo um buraco negro supermassivo que se alimenta rapidamente de tanto material que cria um fenômeno conhecido como quasar, é um achado raro.
Os astrônomos descobriram vários pares dessas galáxias em fusão, ou quasares "duais" luminosos, usando três Observatórios Maunakea no Havaí - Telescópio Subaru, Observatório W. M. Keck, e Observatório Gemini. Esses quasares duplos são tão raros, uma equipe de pesquisa liderada pelo Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio estima que apenas 0,3% de todos os quasares conhecidos têm dois buracos negros supermassivos que estão em rota de colisão um com o outro.
O estudo publicado hoje no dia 26 de agosto, Edição de 2020 de The Astrophysical Journal .
"Apesar de sua raridade, eles representam um estágio importante na evolução das galáxias, onde o gigante central é despertado, ganhando massa, e potencialmente impactando o crescimento de sua galáxia hospedeira, "disse Shenli Tang, um estudante de pós-graduação na Universidade de Tóquio e co-autor do estudo.
Quasares são um dos mais luminosos, objetos energéticos conhecidos no universo, alimentado por buracos negros supermassivos que são milhões a bilhões de vezes mais massivos que o nosso sol. Enquanto o material gira em torno de um buraco negro no centro de uma galáxia, é aquecido a altas temperaturas, liberando tanta luz que o quasar pode ofuscar sua galáxia hospedeira. Isso faz com que um par de galáxias em fusão com atividade de quasar seja difícil de detectar; é difícil separar a luz dos dois quasares porque eles estão muito próximos um do outro. Também, observar uma área do céu ampla o suficiente para captar esses eventos raros em número suficiente é um desafio.
SDSS J141637.44 + 003352.2, um quasar duplo a uma distância, pelo qual a luz que nos alcançou foi emitida há 4,6 bilhões de anos. Os dois quasares são 13, 000 anos-luz de distância no céu, colocando-os perto do centro de uma única galáxia massiva que parece fazer parte de um grupo, conforme mostrado pelas galáxias vizinhas no painel esquerdo. Nos painéis inferiores, espectroscopia óptica revelou amplas linhas de emissão associadas a cada um dos dois quasares, indicando que o gás está se movendo a milhares de quilômetros por segundo nas proximidades de dois buracos negros supermassivos distintos. Os dois quasares são de cores diferentes, devido a diferentes quantidades de poeira na frente deles. Crédito:Silverman et al.
Para superar esses obstáculos, a equipe aproveitou uma ampla e sensível pesquisa do céu usando a câmera Hyper Suprime-Cam (HSC) do telescópio Subaru.
"Para tornar o nosso trabalho mais fácil, começamos olhando para o 34, 476 quasares conhecidos do Sloan Digital Sky Survey com imagens HSC para identificar aqueles que têm dois (ou mais) centros distintos, "disse o autor principal John Silverman, do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo." Honestamente, não começamos procurando quasares duplos. Estávamos examinando imagens desses quasares luminosos para determinar em que tipo de galáxias eles preferiam residir, quando começamos a ver casos com duas fontes ópticas em seus centros, onde esperávamos apenas uma. "
A equipe identificou 421 casos promissores. Contudo, ainda havia a chance de muitos deles não serem quasares duplos genuínos, mas sim projeções aleatórias, como a luz das estrelas de nossa própria galáxia. A confirmação exigia uma análise detalhada da luz dos candidatos para procurar sinais definitivos de dois quasares distintos.
Usando o espectrômetro de imagem de baixa resolução do Keck Observatory (LRIS) e o espectrômetro de campo integral de infravermelho próximo do Gemini Observatory, Silverman e sua equipe identificaram três quasares duplos, dois dos quais eram previamente desconhecidos. Cada objeto do par mostrou a assinatura de gás movendo-se a milhares de quilômetros por segundo sob a influência de um buraco negro supermassivo.
Os quasares duais recém-descobertos demonstram a promessa de imagens de área ampla combinadas com observações espectroscópicas de alta resolução para revelar esses objetos indescritíveis, que são a chave para entender melhor o crescimento das galáxias e seus buracos negros supermassivos.
