Buracos negros errantes

Uma imagem da simulação de computador ROMULUS mostrando uma galáxia de massa intermediária, sua região central brilhante com seu buraco negro supermassivo e as localizações (e velocidades) de buracos negros supermassivos “errantes” (aqueles não confinados ao núcleo; o marcador de 10kpc corresponde a uma distância de cerca de 31 mil anos-luz). Simulações estudaram a evolução e a abundância de buracos negros supermassivos errantes; no início do universo, eles contêm a maior parte da massa dos buracos negros. Crédito: Ricarte et al, 2021

Acredita-se que toda galáxia massiva hospede um buraco negro supermassivo (SMBH) em seu centro. Sua massa está correlacionada com a massa das regiões internas de seu hospedeiro (e também com algumas outras propriedades), provavelmente porque o SMBH cresce e evolui conforme a própria galáxia cresce, através de fusões com outras galáxias e da queda de material do meio intergaláctico.

Quando o material segue para o centro galáctico e se acumula no SMBH, ele produz um núcleo galáctico ativo (AGN); fluxos de saída ou outro feedback do AGN agem de forma disruptiva para extinguir a formação de estrelas na galáxia. Simulações cosmológicas modernas agora traçam de forma autoconsistente a formação de estrelas e o crescimento de SMBH em galáxias desde o início do universo até os dias atuais, confirmando essas idéias.

O processo de fusão resulta naturalmente em alguns SMBHs que são ligeiramente deslocados do centro da galáxia ampliada. O caminho para um único SMBH combinado é complexo. Às vezes, um SMBH binário é formado primeiro, que então gradualmente se funde em um. A emissão de ondas gravitacionais detectáveis pode ser produzida neste processo. No entanto, a fusão pode às vezes parar ou ser interrompida – entender por que é um dos principais quebra-cabeças na evolução da SMBH. Novas simulações cosmológicas com o código ROMULUS prevêem que mesmo depois de bilhões de anos de evolução algumas SMBHs não se juntam ao núcleo, mas acabam vagando pela galáxia.

O astrônomo do CfA, Angelo Ricarte, liderou uma equipe de colegas que caracterizou esses buracos negros errantes. Usando as simulações ROMULUS, a equipe descobriu que no universo de hoje (ou seja, cerca de 13,7 bilhões de anos após o big bang) cerca de dez por cento da massa nos buracos negros pode estar em errantes. Em épocas anteriores no universo, dois bilhões de anos após o big bang ou mais jovem, esses errantes parecem ser ainda mais significativos e contêm a maior parte da massa dos buracos negros. Na verdade, os cientistas descobriram que, nessas primeiras épocas, os errantes também produzem a maior parte das emissões provenientes da população SMBH. Em um artigo relacionado, os astrônomos exploram as assinaturas observacionais da população SMBH errante.

Publicado em 21/08/2021 15h20

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