Imagem de raios X do Chandra Deep Field-North. Crédito da imagem: NASA / PSU Clique para ampliar
Dados de pesquisas com observatórios de raios-X mostram que os buracos negros são muito mais numerosos e evoluíram de maneira diferente do que os pesquisadores esperavam, segundo um astrônomo da Penn State.
"Queríamos um censo de todos os buracos negros e queríamos saber como eles são", disse Niel Brandt, professor de astronomia e astrofísica. "Também queríamos medir como os buracos negros cresceram ao longo da história do Universo."
Brandt e outros pesquisadores fizeram exatamente isso observando um pedaço de céu no hemisfério norte chamado Chandra Deep Field-North, usando o Chandra X-ray Observatory da NASA e um pedaço semelhante no hemisfério sul chamado Extended Chandra Deep Field-South . Pesquisas também estão sendo realizadas em outras partes do céu, usando o Chandra e o Mission Multi-Mirror da Newton, da Agência Espacial Européia.
Os pesquisadores analisaram as emissões de raios-X porque as áreas ao redor dos buracos negros emitem raios-X e luz visível. A natureza penetrante dos raios X fornece uma maneira direta de identificar os buracos negros. O uso de raios-X também permite que os astrônomos localizem os buracos negros no centro das galáxias sem que seu sinal seja lavado pela luz visível vinda das estrelas de uma galáxia, disse Brandt aos participantes na reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência em St. Louis, Missouri, 17 de fevereiro. Os buracos negros que estudaram foram aqueles que residem no centro das galáxias e estão emitindo raios-X ativamente, portanto são chamados de núcleos galácticos ativos.
"Encontramos buracos negros super maciços ativos no centro de galáxias maciças", disse Brandt. “Nossa galáxia também tem seu próprio buraco negro no centro, medindo 2,6 milhões de massas solares. Nosso buraco negro não está ativo hoje, mas presumimos que ele estivesse ativo no passado. ”
Essas profundas pesquisas extragalácticas de raios-X examinavam manchas do céu cuidadosamente escolhidas, livres de qualquer coisa que pudesse interferir na obtenção dos dados de raios-X. Chandra olhou para o Chandra Deep Field-North - uma área do céu com dois terços do tamanho da Lua cheia - pelo período de 23 dias, durante um período de dois anos. Os pesquisadores detectaram cerca de 600 fontes de raios-X. Depois de comparar as imagens de raios-X com imagens ópticas exatamente da mesma fatia de céu captadas pelo Telescópio Espacial Hubble, quase todas as fontes de 600 pontos corresponderam a galáxias ópticas, sugerindo que os buracos negros que eram fontes para a assinatura de raios-X estavam em os centros das galáxias.
"Os astrônomos de raios-X estão se saindo melhor do que qualquer outro por um fator de dez, na identificação desses núcleos galácticos ativos", disse Brandt. "Com mais tempo, poderíamos fazer ainda melhor, indo ainda mais fundo."
O que os pesquisadores descobriram foi que buracos negros super maciços são mais numerosos do que esperávamos. Eles também descobriram que os buracos negros evoluíram de maneira diferente do que os astrônomos esperavam antes do trabalho do Chandra. Extrapolando dos 600 buracos negros encontrados por Chandra, Brandt sugere que existem cerca de 300 milhões de buracos negros super maciços em todo o céu.
A existência de tantos buracos negros confirmou que o que antes se pensava ser uma radiação cósmica de fundo verdadeiramente difusa dos raios X, na verdade vem de fontes pontuais.
Na década de 1960, os astrônomos descobriram quasares, buracos negros muito distantes e altamente luminosos, em centros galácticos. Os quasares, inicialmente chamados de fontes de rádio quase estelares, foram estudados intensamente. Os pesquisadores logo perceberam que apenas alguns desses objetos eram emissores de rádio e que se formaram no início da história do Universo.
"Embora os quasares sejam espetaculares, eles não são representativos dos núcleos galácticos ativos típicos", disse Brandt. "Agora, usando Chandra e outros observatórios de raios-X, podemos encontrar e estudar a luminosidade moderada, núcleos galácticos ativos típicos no distante universo com alto desvio para o vermelho."
Quasares e núcleos galácticos ativos de luminosidade moderada também evoluíram de maneira diferente. Os quasares são um fenômeno das galáxias jovens, enquanto os núcleos galácticos ativos de luminosidade moderada atingiram o pico mais tarde no tempo cósmico.
"Gostaríamos de saber se os núcleos galácticos ativos mudam ao longo do tempo cósmico", disse Brandt. "Os buracos negros se alimentam e crescem da mesma maneira ao longo da história do Universo?"
Os pesquisadores analisaram a quantidade relativa de energia emitida pelos raios X em comparação com outros comprimentos de onda e descobriram que essa proporção não muda em 13 bilhões de anos. Eles analisaram os espectros de raios-X e descobriram que eles também não mudavam com o tempo.
"Apesar das enormes mudanças na densidade espacial dos buracos traseiros, os motores individuais que alimentam os núcleos galácticos ativos são notavelmente estáveis", disse Brandt.
Brandt acredita que Chandra poderia observar o Chandra Deep Field-North por um longo período de tempo e obter dados mais sensíveis e mais profundos. Isso traria à luz galáxias atualmente obscurecidas. Também reuniria mais raios-X, permitindo melhores análises espectrais e de variabilidade dos raios-X. Com investigações mais sensíveis, os pesquisadores também estão detectando um número crescente de galáxias inativas como a nossa.
"Chandra tem funcionado bem há seis anos", disse Brandt. "Não há razão para Chandra e Newton não poderem continuar observando por mais 10 ou mais anos."
Fonte original: PSU News Release
