Estudantes de astronomia descobrem que uma pequena galáxia próxima escondia um enorme segredo

Tudo começou com uma tarefa de casa: uma aula de astronomia da Universidade do Texas, ministrada em conjunto pelos campi de Austin e San Antonio, levou os alunos a fazerem uma descoberta que chegou às páginas de uma revista científica.

Os pesquisadores acreditam que Segue 1, uma galáxia insignificante que orbita a Through Láctea a apenas 75.000 anos-luz longe, estava cheio de matéria escurauma substância em espaço que não brilha nem interage com a luz. Alguns cientistas recomendaram-no como um native chave no universo native para estudar este materials misterioso.

Mas um novo estudo indica que a obscura galáxia anã obtém a maior parte da sua massa de uma galáxia supermassiva até então desconhecida. buraco negroque também é invisível, não matéria escura. Estima-se que o buraco negro pese mais de 450.000 sóis. Nathaniel Lujan, um estudante de graduação em San Antonio, usou técnicas avançadas de modelagem computacional que aprendeu em seu curso de Dinâmica Galáctica e Gravitacional para ajudar a descobrir este gigante cósmico escondido nas sombras de Segue 1.

A descoberta levanta a possibilidade de que buracos negros gigantescos sejam mais omnipresentes do que se pensava anteriormente – existindo mesmo nas mais pequenas galáxias – e que a compreensão dos astrónomos sobre o que une as galáxias anãs pode não ser tudo o que parecia.

“É incrível”, disse Lujan durante uma apresentação na reunião da Sociedade Astronômica Americana em Anchorage, Alasca, “porque Segue 1 é uma galáxia que dificilmente podemos ver, mas estou sugerindo que ela abriga um buraco negro supermassivo com meio milhão de massa photo voltaic em seu centro.”

Segue 1, avistado pela primeira vez em 2006 com o telescópio Sloan Digital Sky Survey no Novo México, tem poucas estrelas para ter a gravidade necessária para se manter unido no espaço. Anteriormente, os cientistas especularam que um halo de matéria escura – essencialmente uma bola de materials invisível que rodeia a galáxia – devia estar a impedir a sua dispersão.

Os alunos começaram a explorar Segue 1 como lição de casa, disse Karl Gebhardt, professor de astronomia da UT Austin que deu aula com o professor assistente da UT San Antonio, Richard Anantua. Ele queria mostrar-lhes como fazer simulações de computador para inferir o que não pode ser visto.

Como o Segue 1 period conhecido por ter muita matéria escura, a turma utilizou-o para o exercício. Os professores dividiram os alunos em três grupos: um para focar na matéria escura, outro para incluir um hipotético buraco negro e outro para observar a quantidade de estrelas. O objetivo period descobrir qual cenário melhor correspondia ao comportamento actual das estrelas no sistema.

Primeiro tiveram que eliminar do seu conjunto de dados as estrelas nos arredores da galáxia puxadas pela Through Láctea. O objetivo period isolar as estrelas que estavam mais claramente sob os efeitos gravitacionais do Segue 1. Em seguida, os alunos estudaram a velocidade e a direção das estrelas restantes.

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Eles descobriram que as estrelas em direção ao centro viajavam em órbitas rápidas e estreitas, uma pista de que estavam circulando em torno de um buraco negro. Os modelos que incluíam o buraco negro eram de longe os mais adequados para os movimentos reais das estrelas do Segue 1.

“Eu não esperava isso”, disse Gebhardt ao Mashable. “Eu disse: ‘OK, bem, precisamos escrever isso'”.

O resultados apareceu recentemente em As cartas do jornal astrofísicocom vários alunos da turma da primavera de 2024 creditados como coautores.

Os buracos negros são regiões misteriosas no espaço onde a gravidade é tão forte que nada – nem mesmo a luz – consegue escapar. Há apenas algumas décadas, a sua existência period incerta, mas em 2019, o Occasion Horizon Telescope capturou a primeira imagem de um deles no Mais Messier 87 galáxia, a cerca de 53 milhões de anos-luz de distância. Em vez de uma superfície, os buracos negros têm algo chamado “horizonte de eventos” – um ponto além do qual qualquer coisa que os atravesse se perde para sempre. Os cientistas só são capazes de fotografar buracos negros capturando o gás brilhante que gira em torno deles e a sombra que sua gravidade projeta nessa luz.

A surpresa further para a turma foi a massa que o buraco negro central parece ter. Os seus modelos revelam que pode ser cerca de 10 vezes maior do que todas as estrelas da galáxia anã. Na maioria dos casos, as estrelas de uma galáxia superam o buraco negro.

“Isso pode ser porque o Segue 1 está realmente mentindo para nós”, disse Lujan. “Poderia ter começado como uma galáxia muito maior e, devido às suas interações próximas com a Through Láctea, a Through Láctea desviou gás e atrofiou a formação de estrelas na galáxia.”

Para a sua tese de doutoramento, Lujan planeia usar computadores avançados e inteligência synthetic para executar mais simulações noutras galáxias anãs que antes se acreditava serem dominadas pela matéria escura.

Uma equipe de pesquisa propôs que os pequenos pontos vermelhos encontrados no universo primitivo podem ser esferas gigantes de gás enroladas em buracos negros, apelidados de “estrelas de buraco negro”.
Crédito: T. Müller / A. de Graaff / Ilustração do Instituto Max Planck de Astronomia

Outra possível explicação para Segue 1 é que ela pode ser semelhante a um novo tipo de galáxia descoberta por NASAde Telescópio Espacial James Webb. Os cientistas estão se referindo a esses objetos encontrados no universo primitivo como “pequenos pontos vermelhos.” Eles parecem ter se desenvolvido com enormes buracos negros e poucas estrelas. Uma equipe de pesquisa propôs que eles poderiam ser esferas gigantes de gás enroladas em buracos negros, apelidando-os de “estrelas de buracos negros”.

O estudo é um lembrete importante de que coisas novas podem ser aprendidas apenas olhando para dados antigos de uma maneira diferente, disse Gebhardt.

“O que me deixa realmente animado é que essas galáxias que estamos encontrando aqui, como Segue 1, podem ser análogas ao universo primitivo, onde os buracos negros são realmente massivos”, disse ele. “E assim, independentemente de termos pensado o suficiente sobre como construir essas coisas, a natureza encontrou uma maneira.”