A cerca de 5 bilhões de anos-luz de onde você está sentado, em uma das galáxias mais massivas já registradas, existe um surpreendente buraco negro. Foi apenas medido por cientistas que conseguiram espiar o tecido do espaço-tempo distorcido-e parece manter uma massa equivalente ao de 36 bilhões de sóis.
Sim, bilhões.
“Isso está entre os 10 melhores massivos buracos negros Já descobriu, e possivelmente o mais maciço “, disse Thomas Collett, autor de estudo e professor da Universidade de Portsmouth, na Inglaterra, em um declaração.
Mais especificamente, o buraco negro é encontrado em uma das duas galáxias que compõem o sistema cósmico de ferradura e é o que é conhecido como um buraco negro “adormecido”. Isso significa que é um buraco negro relativamente tranquilo; Não está atingindo ativamente a matéria em seus arredores, em oposição a um buraco negro ativo que está acumulando a matéria de um disco que o circula, conhecido como disco de acreção. O buraco negro no centro do nosso By way of Lácteagaláxia, Sagitário A*também é um buraco negro adormecido – mas, para o contexto, ele só segura a massa de cerca de 4.15 milhão sóis.
O fato de o buraco negro cósmico ser encontrado em uma galáxia tão maciça e que Sagitário A* é encontrado em nossa By way of Láctea de tamanho mais modesto provavelmente não é uma coincidência. De fato, a equipe por trás da nova medição espera aprender mais sobre a aparente conexão de tamanho entre buracos negros supermassivos e suas galáxias pais.
“Achamos que o tamanho de ambos está intimamente ligado”, disse Collett, “porque quando as galáxias crescem, eles podem canalizar a matéria para o buraco negro central. Parte desse assunto cresce o buraco negro, mas muitas delas se brinquem em uma fonte incrivelmente brilhante chamada Quasar.
Isso nos leva a outro aspecto essencial das descobertas da equipe: a maneira como esse buraco negro foi medido para começar.
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Uma imagem do buraco negro supermassivo no centro da By way of Láctea, um gigante apelidado de Sagitário A*, revelado pelo telescópio do evento Horizon em 12 de maio de 2022. (Crédito da imagem: colaboração do telescópio Horizon Occasion)
A equipe de pesquisa foi capaz de utilizar uma abordagem única que não depende do buraco negro, sendo um acumulado ativamente. Sem alimentação ativa, os buracos negros podem meio que se esconder atrás do véu do cosmos. É a própria acreção que geralmente distribui esses objetos. Essa comoção produz muitas emissões, como raios-X, que os cientistas aqui Terra pode detectar. Naturalmente, também é muito mais fácil medir as massas precisas de buracos negros por meio dessas emissões.
No entanto, há uma característica dos buracos negros que até os adormecidos não podem suprimir: sua imensa atração gravitacional. E quanto maior a atração gravitacional, maior a urdidura no espaço-tempo, como previsto por Albert EinsteinA teoria da relatividade geral de São.
Onde Einstein entra
Em poucas palavras, a famosa teoria da relatividade geral de Albert Einstein explica a verdadeira natureza da gravidade. Isso sugere que a gravidade não é uma propriedade intrínseca e ilusória de um objeto que puxa as coisas para baixo. Em outras palavras, a própria terra não está realmente nos puxando para o chão. Em vez disso, a relatividade geral declara que objetos com massa (todos os objetos, incluindo você e eu) deformam o tecido quadridimensional do espaço-tempo-e essas urdidores influenciam o movimento de outros objetos presos nas dobras.
Por exemplo, think about um trampolim no qual você coloca uma bola. Aquela bola distorceria o trampolim para dentro. Agora, think about colocar uma bola menor no trampolim. Aquela bola menor também cairia para dentro, ao longo do tecido do trampolim deformado e se sentava ao lado da bola unique. O trampolim neste caso é espaço-tempo, a bola unique é a Terra e a bola menor é você.
A grande ressalva nessa analogia, no entanto, é que esse trampolim existe em três dimensões. Precisamos escalar isso até o universo quadridimensional para começar a representar a realidade com mais precisão, mas nossos cérebros têm dificuldade em compreender visualmente essa dimensão.
É importante ressaltar que as novas medições da equipe, algo que surge do espaço-tempo distorcido (na quarta dimensão, lembre-se) é que a matéria física não é a única coisa afetada pelas urdidores. A luz também é afetada – e isso inclui a luz emanada de galáxias, como a outra galáxia na ferradura cósmica. Esse é o efeito que a equipe de estudo conseguiu aproveitar ao identificar o recém -confirmado buraco negro. A luz da galáxia de fundo do sistema de ferradura cósmica foi distorcida ao passar pela galáxia em primeiro plano que contém buraco negro.
O sistema cósmico de ferradura é na verdade um Exemplo icônico Desse efeito, que é chamado de lente gravitacional. Esse sistema não apenas tem uma versão forte desse efeito, mas cada galáxia envolvida é perfeitamente alinhada, de modo que a galáxia de fundo com pista leve apareça como um anel quase perfeito em torno da galáxia em primeiro plano. Quando isso acontece, é chamado de “Anel de Einstein. “Então, estamos vendo um” quase “einstein anel neste caso. É mais como … uma ferradura Einstein?
Outra imagem da ferradura cósmica, mas com o par de imagens de uma segunda fonte de fundo destacada. A imagem central fraca se forma perto do buraco negro, que é o que tornou possível a nova descoberta. (Crédito da imagem: NASA/ESA/Tian Li (Universidade de Portsmouth))
Depois de combinar essas medições de lente gravitacional com medições de estrelas nas proximidades que pareciam estar fechando em alta velocidade, os pesquisadores sabiam que estavam em algo. Embora os cientistas tenham sugerido anteriormente um monstro buraco negro se esconda no sistema cósmico de ferradura, evidências concretas do objeto e seu tamanho preciso não estavam disponíveis até agora.
“Detectamos o efeito do buraco negro de duas maneiras – está alterando o caminho que a luz segue ao passar pelo buraco negro e está causando as estrelas nas regiões internas de sua galáxia hospedeira a se mover extremamente rapidamente (quase 400 km/s)”, disse Collet. “Ao combinar essas duas medidas, podemos estar completamente confiantes de que o buraco negro é actual”.
“Sua detecção baseou -se puramente de sua imensa atração gravitacional e o efeito que ele tem sobre o ambiente”, Carlos Melo, principal autor do estudo e Ph.D. O candidato da Universidade Federal do Rio Grande do Sul no Brasil, disse no comunicado. “O que é particularmente emocionante é que esse método nos permite detectar e medir a massa desses buracos negros ultramassivos ocultos em todo o universo, mesmo quando estão completamente silenciosos”.
O que vem a seguir?
Existem algumas maneiras de avançar neste trabalho, uma das quais é, como mencionado, para revelar o vínculo entre o tamanho da galáxia e o tamanho supermassivo do buraco negro – mas outro poderia ser zero no buraco negro de ferradura cósmica sozinho e aprender como se tornou tão gigantesco.
A ferradura cósmica é o que é conhecido como um “grupo fóssil”, que se refere ao estágio remaining das “estruturas gravitacionais mais maciças do universo, surgindo quando caíram em uma única galáxia extremamente maciça, sem companheiros brilhantes”, de acordo com o comunicado.
As galáxias da By way of Láctea e Andrômeda provavelmente se tornarão um grupo fóssil algum dia, visto que provavelmente estão em um caminho para colidir em algum lugar do futuro distante. Aquele acidente recentemente foi questionadomas ainda é uma possibilidade. No entanto, a ferradura cósmica poderia muito bem ser uma espiada na period remaining do nosso reino.
“É provável que todos os buracos negros supermassivos que estavam originalmente nas galáxias complementares também tenham se fundido para formar o buraco negro ultramassivo que detectamos”, disse Collett. “Então, estamos vendo o estado remaining da formação de galáxias e o estado remaining da formação de buracos negros”.
O artigo da equipe period publicado em 7 de agosto na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
