Webb detecta a fusão de buracos negros mais distante até hoje
Três painéis são mostrados mostrando uma área cada vez menor do campo da galáxia PRIMER. A primeira imagem mostra um grande campo de galáxias no fundo preto do espaço. A segunda imagem mostra uma região menor deste campo, revelando as galáxias com mais detalhes, aparecendo numa variedade de formas e cores. A imagem final mostra o sistema galáctico ZS7, revelando a emissão de hidrogénio ionizado em laranja e a emissão de oxigénio duplamente ionizado em vermelho escuro. Crédito:ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, D. Magee, P. G. Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino, e outros Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para encontrar evidências de uma fusão contínua de duas galáxias e dos seus enormes buracos negros quando o Universo tinha apenas 740 milhões de anos. Isto marca a deteção mais distante de uma fusão de buracos negros alguma vez obtida e a primeira vez que este fenómeno foi detetado tão cedo no Universo.
Os astrônomos encontraram buracos negros supermassivos com massas de milhões a bilhões de vezes a do Sol na maioria das galáxias massivas do universo local, inclusive na nossa galáxia, a Via Láctea. Estes buracos negros provavelmente tiveram um grande impacto na evolução das galáxias em que residem. No entanto, os cientistas ainda não compreendem completamente como é que estes objetos cresceram e se tornaram tão massivos.
A descoberta de buracos negros gigantescos já existentes nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang indica que esse crescimento deve ter acontecido muito rapidamente e muito cedo. Agora, o Telescópio Espacial James Webb está lançando uma nova luz sobre o crescimento de buracos negros no universo primitivo.
As novas observações de Webb forneceram evidências de uma fusão contínua de duas galáxias e dos seus enormes buracos negros quando o Universo tinha apenas 740 milhões de anos. O sistema é conhecido como ZS7. O estudo foi publicado no Avisos Mensais da Royal Astronomical Society .
Buracos negros massivos que acumulam matéria ativamente têm características espectrográficas distintas que permitem aos astrônomos identificá-los. Para galáxias muito distantes, como as deste estudo, estas assinaturas são inacessíveis a partir da Terra e só podem ser vistas com o Webb. Crédito:ESA/Webb, NASA, CSA , J. Dunlop, D. Magee, P. G. Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino, et al, N. Bartmann (ESA/Webb) Música:Noizefield - Expect the Unexpected "Encontramos evidências de gás muito denso com movimentos rápidos nas proximidades do buraco negro, bem como gás quente e altamente ionizado iluminado pela radiação energética tipicamente produzida por buracos negros nos seus episódios de acreção," explicou a autora principal Hannah Übler do estudo. Universidade de Cambridge, no Reino Unido "Graças à nitidez sem precedentes das suas capacidades de imagem, Webb também permitiu à nossa equipa separar espacialmente os dois buracos negros."
A equipe descobriu que um dos dois buracos negros tem uma massa 50 milhões de vezes a massa do Sol. "A massa do outro buraco negro é provavelmente semelhante, embora seja muito mais difícil de medir porque este segundo buraco negro está enterrado em gás denso," explicou Roberto Maiolino, membro da equipa, da Universidade de Cambridge e da University College London, no Reino Unido.
"As nossas descobertas sugerem que a fusão é uma via importante através da qual os buracos negros podem crescer rapidamente, mesmo na alvorada cósmica," explicou Übler. "Juntamente com outras descobertas de Webb sobre buracos negros massivos e activos no Universo distante, os nossos resultados também mostram que os buracos negros massivos têm moldado a evolução das galáxias desde o início."
“A massa estelar do sistema que estudamos é semelhante à da nossa vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães”, partilhou o membro da equipa Pablo G. Pérez-González do Centro de Astrobiologia (CAB), CSIC/INTA, em Espanha. "Podemos tentar imaginar como a evolução das galáxias em fusão poderia ser afetada se cada galáxia tivesse um buraco negro supermassivo tão grande ou maior do que o que temos na Via Láctea." Esta imagem mostra o ambiente do sistema galáctico ZS7 do programa JWST PRIMER (PI:J. Dunlop) visto pelo instrumento NIRCam de Webb. Crédito:ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, D. Magee, P. G. Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino, e outros A equipe também observa que, uma vez que os dois buracos negros se fundam, eles também gerarão ondas gravitacionais. Eventos como este serão detectáveis com a próxima geração de observatórios de ondas gravitacionais, como a próxima missão Laser Interferometer Space Antenna (LISA), que foi recentemente aprovada pela Agência Espacial Europeia e será o primeiro observatório espacial dedicado ao estudo da gravidade. ondas.
“Os resultados de Webb dizem-nos que os sistemas mais leves detectáveis pelo LISA devem ser muito mais frequentes do que se supunha anteriormente”, disse a Cientista Chefe do Projecto LISA, Nora Luetzgendorf, da Agência Espacial Europeia, na Holanda. "Isso provavelmente nos fará ajustar nossos modelos para taxas LISA nesta faixa de massa. Esta é apenas a ponta do iceberg."
Esta descoberta foi a partir de observações feitas como parte do programa Galaxy Assembly com NIRSpec Integral Field Spectroscopia. A equipa recebeu recentemente um novo Grande Programa no Ciclo 3 de observações de Webb, para estudar em detalhe a relação entre buracos negros massivos e as suas galáxias hospedeiras nos primeiros mil milhões de anos.
Um componente importante deste programa será procurar e caracterizar sistematicamente fusões de buracos negros. Este esforço determinará a taxa à qual a fusão dos buracos negros ocorre nas primeiras épocas cósmicas e avaliará o papel da fusão no crescimento inicial dos buracos negros e a taxa à qual as ondas gravitacionais são produzidas desde o início dos tempos.
