Notícies
Inici  >  Notícies > Descobreixen 83 forats negres supermassius a l'Univers primigeni

Descobreixen 83 forats negres supermassius a l'Univers primigeni

Llum d’un dels quàsars més llunyans, alimentat per un forat negre supermassiu, a 13,05 milions d’anys llums de la Terra. La imatge es va obtenir amb la Hyper Suprime-Cam (HSC) del telescopi Subaru. Els altres objectes són majoritàriament estrelles de la Via Làctia i galàxies observades dins el camp de visió. Imatge: Observatori Astronòmic Nacional de Japó

Llum d’un dels quàsars més llunyans, alimentat per un forat negre supermassiu, a 13,05 milions d’anys llums de la Terra. La imatge es va obtenir amb la Hyper Suprime-Cam (HSC) del telescopi Subaru. Els altres objectes són majoritàriament estrelles de la Via Làctia i galàxies observades dins el camp de visió. Imatge: Observatori Astronòmic Nacional de Japó

Recreació artística d’un quàsar, amb un forat negre supermassiu al centre. L’energia gravitacional dels materials en el forat es mostra com a llum. Imatge: Yoshiki Matsuoka

Recreació artística d’un quàsar, amb un forat negre supermassiu al centre. L’energia gravitacional dels materials en el forat es mostra com a llum. Imatge: Yoshiki Matsuoka

Els cent quàsars identificats amb les dades del HSC. Les primeres set files presenten els nous 83 quàsars descoberts, i les altres dues, els disset que ja es coneixien. Apareixen en vermell a causa de l’expansió còsmica i l’absorció de la llum a l’espai intergalàctic. Totes les imatges es van obtenir amb la càmera HSC. Imatge: Observatori Astronòmic Nacional de Japó.

Els cent quàsars identificats amb les dades del HSC. Les primeres set files presenten els nous 83 quàsars descoberts, i les altres dues, els disset que ja es coneixien. Apareixen en vermell a causa de l’expansió còsmica i l’absorció de la llum a l’espai intergalàctic. Totes les imatges es van obtenir amb la càmera HSC. Imatge: Observatori Astronòmic Nacional de Japó.

15/03/2019

Recerca

Descobreixen 83 forats negres supermassius a l’Univers primigeni Un equip d’astrònoms ha descobert 83 quàsars alimentats per forats negres supermassius quan l’Univers era menys d’una desena part del que és actualment. Aquest descobriment augmenta el nombre de forats negres coneguts fins ara i revela, per primera vegada, com de comuns eren els forats negres a l’inici de la història del cosmos. L’estudi també detalla els efectes dels forats negres en l’estat físic del gas a l’Univers durant els primers mil milions d’anys.

Els forats negres supermassius es troben al centre de les galàxies. Encara que predominen a l’Univers actual, no se sap amb certesa quan es van formar ni quants n’hi ha. D’entre aquests, els forats distants s’identifiquen com a quàsars, que brillen quan acumulen gas. Els estudis previs només havien examinat els quàsars més lluminosos —escassos en nombre—, i per tant, els forats negres més massius. La nova descoberta mostra una població de forats negres amb masses típiques dels forats negres comuns que s’aprecien a l’Univers actual, i ajuda a explicar-ne els orígens.

Per escollir els quàsars candidats a estudi, un equip de recerca liderat per Yoshiki Matsuoka, de la Universitat d’Ehime (Japó), va fer servir dades obtingudes amb un instrument innovador, la càmera Hyper Suprime-Cam (HSC). Muntada en el telescopi Subaru de l’Observatori Astronòmic Nacional del Japó, al cim del Mauna Kea (Hawaii), la càmera HSC és especialment potent perquè té un camp de visió de 1,77 graus quadrats (set vegades l’àrea de la lluna plena). L’equip de la HSC va desenvolupar una anàlisi del cel amb les dades de tres-centes nits obtingudes pel telescopi al llarg de cinc anys. L’equip va seleccionar els quàsars candidats a partir d’aquelles dades i la seva anàlisi ha portat a la troballa dels forats negres supermassius.

A més, els astrònoms han treballat en una campanya d’observació per obtenir variants d’aquests candidats fent servir el telescopi Subaru, el Gran Telescopi de les Canàries (GTC) i el telescopi Gemini. Kazushi Iwasawa, expert de l’Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB), ha estat l’investigador principal de les observacions que s’han dut a terme amb el GTC en aquesta segona fase, en la qual es van descobrir prop d’un terç de nous quàsars.

En l’àrea estudiada, l’estudi ha mostrat 83 quàsars que no es coneixen abans, i disset que ja eren coneguts. Els investigadors van trobar que, a cada cub de milers de milions d’anys llum de costat, hi ha, aproximadament, un forat negre supermassiu.

Així mateix, també han descobert que els quàsars estan a uns 13.000 milions d’anys llum de la Terra, és a dir, que els veiem tal com eren llavors. El temps que ha transcorregut des del Big Bang fins a aquesta època còsmica és només un 5 % del present còsmic (13.800 milions d’anys), i és destacable el fet que aquests objectes tan densos es van poder formar molt ràpidament després del Big Bang. El quàsar més distant descobert en aquest treball és a 13.050 milions d’anys llum, una distància similar a la del segon forat negre supermassiu més llunyà que s’ha descobert mai.

D’altra banda, els resultats de la recerca impliquen un replantejament d’hipòtesis sobre la reionització de l’hidrogen al cosmos. S’ha acceptat que l’hidrogen va ser neutre a l’Univers, però es va reionitzar —es va dividir en protons i electrons— durant el període en què va aparèixer la primera generació d’estrelles, galàxies i forats negres, i durant els primers cent milions anys després del Big Bang. Això és una fita en la història de la cosmologia, però encara no se sap què va proporcionar la gran quantitat d’energia necessària per generar la reionització. Una hipòtesi indica que hi havia molts més quàsars a l’inici de l’Univers dels que s’han detectat, i que la seva radiació integrada va reionitzar l’Univers. Tanmateix, la densitat mesurada per l’equip del HSC indica que no és el cas; el nombre de quàsars observats és molt menor del que es necessita per donar explicació a la reionització. Per tant, aquest fenomen hauria sorgit d’alguna altra font d’energia, probablement de diverses galàxies que es van formar al cosmos.

Amb els resultats obtinguts fins ara, l’equip preveu buscar més forats negres supermassius distants i poder revelar el període en què va aparèixer el primer forat negre supermassiu a l’Univers.   

L’equip de recerca, dirigit per Yoshiki Matsuoka, està format per 48 astrònoms d’arreu del món. Cal esmentar, pel seu paper rellevant en les fases individuals del projecte, Nobunari Kashikawa (Universitat de Tòquio), Michael Strauss (Universitat de Princeton), Masafusa Onoue (Institut Max Planck d’Astronomia), Kazushi Iwasawa (ICCUB) i Tomotsugu Goto (Universitat Nacional de Tsing Hua). Els resultats d’aquesta recerca s’han publicat a les revistes Astrophysical Journal Letters, The Astrophysical Journal Supplement Series, Publications of the Astronomical Society of Japan i The Astrophysical Journal.


Referència dels articles
[1] Matsuoka et al. «Discovery of the first low-luminosity quasar at z > 7». The Astrophysical Journal Letters, 872 (2019), 2.
[2] Matsuoka et al. «Subaru high-z exploration of low-luminosity quasars (SHELLQs). V. Quasar luminosity function and contribution to cosmic reionization at z = 6», 2018, The Astrophysical Journal, 869 (2018), 150.
[3] Matsuoka et al. «Subaru high-z exploration of low-luminosity quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 quasars and luminous galaxies at 5.7 ≤ z ≤ 6.9». The Astrophysical Journal Supplement Series, 237 (2018), 5.
[4] Matsuoka et al. «Subaru high-z exploration of low-luminosity quasars (SHELLQs). II. Discovery of 32 quasars and luminous galaxies at 5.7 < z ≤ 6.8». Publications of the Astronomical Society of Japan, 70 (2018), S35.
[5] Matsuoka et al. «Subaru high-z exploration of low-luminosity quasars (SHELLQs). I. Discovery of 15 quasars and bright galaxies at 5.7 < z < 6.9». The Astrophysical Journal, 828 (2016), 26.

Més informació

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • ??? peu.flickr.alt ???
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona