p Tirando vantagem de uma lente natural no espaço, astrônomos capturaram uma visão sem precedentes dos raios-X de um sistema de buraco negro no início do universo. p Esta lupa foi usada para aumentar a nitidez das imagens de raios-X pela primeira vez usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA. Ele capturou detalhes sobre buracos negros que normalmente estariam muito distantes para estudar usando os telescópios de raios-X existentes.

p Os astrônomos aplicaram um fenômeno conhecido como "lente gravitacional" que ocorre quando o caminho percorrido pela luz de objetos distantes é dobrado por uma grande concentração de massa, como uma galáxia, que se encontra ao longo da linha de visão. Essas lentes podem ampliar e amplificar a luz em grandes quantidades e criar imagens duplicadas do mesmo objeto. A configuração dessas imagens duplicadas pode ser usada para decifrar a complexidade do objeto e tornar as imagens mais nítidas.

p O sistema de lentes gravitacionais no novo estudo é denominado MG B2016 + 112. Os raios-X detectados pelo Chandra foram emitidos por este sistema quando o universo tinha apenas 2 bilhões de anos, em comparação com sua idade atual de quase 14 bilhões de anos.

p "Nossos esforços para ver e compreender esses objetos distantes em raios-X estariam condenados se não tivéssemos uma lente de aumento natural como esta, "disse Dan Schwartz do Center for Astrophysics, Harvard &Smithsonian (CfA), quem conduziu o estudo.

p A pesquisa mais recente baseia-se em trabalhos anteriores liderados pela co-autora Cristiana Spingola, atualmente no Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) em Bolonha, Itália. Usando observações de rádio do MG B2016 + 112, sua equipe encontrou evidências de um par de buracos negros supermassivos de rápido crescimento, separados por apenas cerca de 650 anos-luz. Eles descobriram que ambos os candidatos a buraco negro possivelmente têm jatos.

p Usando um modelo de lentes gravitacionais com base nos dados de rádio, Schwartz e seus colegas concluíram que as três fontes de raios-X que detectaram do sistema MG B2016 + 112 devem ter resultado da lente de dois objetos distintos. Esses dois objetos emissores de raios-X são provavelmente um par de buracos negros supermassivos em crescimento ou um buraco negro supermassivo em crescimento e seu jato. A separação estimada desses dois objetos é consistente com o trabalho do rádio.

p As medições anteriores do Chandra de pares ou trios de buracos negros supermassivos em crescimento geralmente envolveram objetos muito mais próximos da Terra, ou com separações muito maiores entre os objetos. Um jato de raios-X a uma distância ainda maior da Terra já foi observado, com a luz emitida quando o universo tinha apenas 7% de sua idade atual. Contudo, a emissão do jato é separada do buraco negro por cerca de 160, 000 anos-luz.

p O presente resultado é importante porque fornece informações cruciais sobre a velocidade de crescimento dos buracos negros no início do universo e a detecção de um possível sistema de buraco negro duplo. A lente gravitacional amplifica a luz desses objetos distantes que, de outra forma, seriam muito tênues para serem detectados. A luz de raios-X detectada de um dos objetos em MG B2016 + 112 pode ser até 300 vezes mais brilhante do que seria sem as lentes.

p "Os astrônomos descobriram buracos negros com massas bilhões de vezes maiores do que a de nosso Sol sendo formado apenas centenas de milhões de anos após o big bang, quando o universo tinha apenas uma pequena porcentagem de sua idade atual, "disse Spingola." Queremos resolver o mistério de como esses buracos negros supermassivos ganharam massa tão rapidamente. "

p Os impulsos de lentes gravitacionais podem permitir aos pesquisadores estimar quantos sistemas contendo dois buracos negros supermassivos têm separações pequenas o suficiente para produzir ondas gravitacionais observáveis ​​no futuro com detectores baseados no espaço.

p "De muitas maneiras, este resultado é uma prova de conceito empolgante de como esta 'lupa' pode nos ajudar a revelar a física dos buracos negros supermassivos distantes em uma nova abordagem. Sem este efeito, Chandra teria que observá-lo algumas centenas de vezes mais e mesmo assim não revelaria as estruturas complexas, "disse a co-autora Anna Barnacka, do CfA e da Universidade Jagiellonian, que desenvolveu as técnicas para transformar lentes gravitacionais em telescópios de alta resolução para tornar as imagens mais nítidas.

p "Graças às lentes gravitacionais, observações do Chandra muito mais longas podem ser capazes de distinguir entre o par de buracos negros e as explicações do buraco negro mais o jato. Também estamos ansiosos para aplicar esta técnica no futuro, especialmente porque os levantamentos feitos por novas instalações ópticas e de rádio importantes que em breve entrarão em operação fornecerão dezenas de milhares de alvos, "concluiu Schwartz.

p A incerteza na posição do raio-X de um dos objetos em MG B2016 + 112 é de 130 anos-luz em uma dimensão e 2, 000 anos-luz no outro, dimensão perpendicular. Isso significa que o tamanho da área onde a fonte está provavelmente localizada é mais de 100 vezes menor do que a área correspondente para uma fonte Chandra típica que não tem lente. Essa precisão na determinação de uma posição é incomparável na astronomia de raios-X para uma fonte a esta distância.

p Um artigo descrevendo esses resultados aparece na edição de agosto da The Astrophysical Journal .