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O Mistério dos Buracos Negros Supermassivos

Novas descobertas desafiam nossa compreensão sobre o crescimento de buracos negros no universo.

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Buracos Negros Supermassivos (SMBHs) são os gigantes cósmicos que ficam escondidos no centro da maioria das galáxias. Eles crescem devorando gás, estrelas e qualquer coisa que chegue muito perto. Mas aqui tá o ponto: como esses buracos negros crescem no universo primitivo é um mistério.

Conheça os Quasares

Os quasares são objetos brilhantes movidos por buracos negros supermassivos. Eles brilham pra caramba porque estão consumindo material a mil por hora. Imagina um aspirador cósmico que não só suga tudo ao redor, mas também brilha como uma bola de discoteca enquanto faz isso. A maioria dos quasares que a gente vê são relativamente desobstruídos, tipo dá pra ver fácil com nossos telescópios.

Uma Descoberta Surpreendente

Pesquisas recentes bagunçaram a ideia de que esses quasares brilhantes são os principais responsáveis pelo crescimento dos buracos negros supermassivos no universo antigo. A real é que eles podem representar só uma fração bem pequena do crescimento total. Então, se os quasares são as luzes da festa, parece que a verdadeira festa tá rolando por trás das cortinas, longe dos holofotes.

O 'Argumento Sołtan'

O argumento Sołtan é uma maneira chique de comparar o quanto a gente acha que os quasares estão crescendo ao comer com o quanto de massa realmente existe nos buracos negros supermassivos por aí. É tipo tentar conectar quantas fatias de pizza você comeu ontem à noite com o número de caixas de pizza na sua cozinha – as duas coisas podem não bater!

Resumindo, se a gente considerar as contribuições de massa desses quasares brilhantes, vai perceber que eles contribuem com menos de 10% do que medimos da densidade total de massa dos buracos negros supermassivos. Isso mesmo! A maior parte do crescimento acontece em lugares obscuros, onde Poeira e gás escondem esses buracos negros famintos da nossa vista.

A Massa Que Falta

Então, de onde vem essa massa que tá faltando? Os pesquisadores acreditam que uma parte grande do crescimento dos buracos negros rola em regiões escondidas, onde a poeira absorve a luz. Esses buracos negros escondidos provavelmente estão se fartando de uma maneira diferente – potencialmente em uma taxa mais rápida do que conseguimos ver. Imagine um festival de comida secreto, onde todas as delícias estão escondidas em cantos escuros.

O Papel da Poeira

A poeira tem um papel importante nesse drama cósmico. É como ter uma capa de invisibilidade que impede os buracos negros de revelarem seu verdadeiro tamanho e crescimento. A galera acredita que até 90% do crescimento dos buracos negros pode rolar nesses sistemas escondidos e empoeirados. É como se o universo tivesse decidido fazer um evento de gala – emocionante e cheio de ação, mas tudo de interessante tá acontecendo por trás das portas fechadas!

Quasares de Curta Duração

Os quasares que conseguimos ver têm uma expectativa de vida curta nas suas fases brilhantes. Descobertas recentes sugerem que essas fases luminosas provavelmente não duram muito no grande esquema das coisas. Eles são como estrelas cadentes – brilhantes e incríveis, mas desaparecem antes que você perceba. Isso tá de acordo com estudos que sugerem que a maioria dos quasares já tá no fim de suas fases de crescimento quando conseguimos observá-los.

O Problema da Semente

Aqui vem o detalhe: o antigo “problema da semente” – a questão de como os buracos negros podem começar como sementes pequenas e crescer até os monstros supermassivos que vemos hoje. Antigamente, achava-se que esses buracos negros precisavam vir de sementes massivas que se formaram cedo no universo. Mas, como estamos descobrindo, isso não é bem a história completa.

Se o crescimento deles rola principalmente nesses ambientes escondidos e empoeirados, a necessidade de sementes de buracos negros massivos, que ainda não foram observadas, pode nem ser necessária. É como perceber que você pode fazer uma refeição incrível sem precisar comprar os ingredientes mais caros. Quem diria?

A Grande Escapada

Também tem a chance de que muitos buracos negros comecem suas vidas em condições bem longe de serem tranquilas. Eles podem crescer rápido em nuvens densas de gás e poeira. Pense nisso como um grupo de comilões animados em um buffet à vontade – eles simplesmente não conseguem se controlar e devoram tudo antes que alguém perceba.

Buscando Evidências

Agora, o que tudo isso significa para nossas observações futuras? A gente pode precisar mudar a forma como buscamos esses buracos negros. Em vez de ficar só nos comprimentos de onda visíveis, talvez seja uma boa ideia olhar mais fundo no espectro infravermelho. Aqueles buracos negros secretos podem estar brilhando quietinhos no infravermelho, esperando a gente notar a existência deles!

Os Pontinhos Vermelhos

Na imensidão do cosmos, os pesquisadores avistaram um grupo peculiar de objetos conhecidos como "Pontinhos Vermelhos". Essas fontes fracas podem estar escondendo uma riqueza de informações sobre buracos negros primitivos. Se de fato contiverem buracos negros, podem mudar nossa compreensão de como esses gigantes evoluem.

Entendendo os Processos de Crescimento

Os pesquisadores agora abriram a porta para uma infinidade de perguntas sobre os processos de crescimento dos buracos negros supermassivos. O que acontece quando finalmente descobrimos esses buracos negros escondidos? Isso vai mudar tudo que achávamos que sabíamos sobre a formação de buracos negros? A resposta é provavelmente sim, à medida que novas evidências continuam surgindo.

O Futuro da Pesquisa sobre Buracos Negros

A pesquisa em torno dos buracos negros supermassivos tá só começando. Ainda tem muito que a gente não sabe, e conforme a tecnologia avança e novos telescópios entram em ação, nossa visão do universo vai se expandir.

Então, fique de olho nas estrelas, e não se surpreenda se descobrirmos que o universo tem muitos mais segredos para compartilhar enquanto continuamos a desvendar o mundo enigmático dos buracos negros supermassivos. Quem sabe o que vamos encontrar a seguir?

Fonte original

Título: The Soltan argument at $z=6$: UV-luminous quasars contribute less than 10% to early black hole mass growth

Resumo: We combine stellar mass functions and the recent first JWST-based galaxy-black hole scaling relations at $z=6$ to for the first time compute the supermassive black hole (SMBH) mass volume density at this epoch, and compare this to the integrated SMBH mass growth from the population of UV-luminous quasars at $z>6$. We show that even under very conservative assumptions almost all growth of SMBH mass at $z>6$ does not take place in these UV-luminous quasars, but must occur in systems obscured through dust and/or with lower radiative efficiency than standard thin accretion disks. The `Soltan argument' is not fulfilled by the known population of bright quasars at $z>6$: the integrated SMBH mass growth inferred from these largely unobscured active galactic nuclei (AGN) in the early Universe is by a factor $\ge$10 smaller than the total SMBH mass volume density at $z=6$. This is valid under a large range of assumption about luminosity, mass functions, and accretion modes, and is likely still a factor >2 smaller when accounting for known obscuration fractions at this epoch. The resulting consequences are: >90%, possibly substantially more, of SMBH-buildup in the early Universe does not take place in luminous unobscured quasar phases, but has to occur in obscured systems, with dust absorbing most of the emitted UV-visible AGN emission, potentially with accretion modes with super-Eddington specific accretion rates. This is consistent with short lifetimes for luminous quasar phases from quasar proximity zone studies and clustering. This would remove the empirical need for slow SMBH growth and hence exotic `high-mass seed' black holes at early cosmic time. It also predicts a large population of luminous but very obscured lower-mass quasars at $z>6$, possibly the JWST `Little Red Dots'. This finding might severe impact on how we will diagnose SMBH growth at $z=7$ to 15 in the future.

Autores: Knud Jahnke

Última atualização: 2024-11-05 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.03184

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.03184

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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