Um tesouro raro que poderia lançar luz sobre a evolução dos buracos negros acaba de ser encontrado na grande vizinha galáctica mais próxima da Via Láctea.
Em um aglomerado de estrelas na galáxia de Andrômeda, também conhecido como M31, os astrônomos estudaram as mudanças na luz para identificar um buraco negro com quase 100.000 vezes a massa do Sol. Isso coloca a besta diretamente no regime de “massa intermediária” – algo esquivo e muito procurado pelos astrônomos pelas perguntas que eles podem responder.
“Neste artigo”, escreveu uma equipe internacional de astrônomos liderados por Renuka Pechetti da Liverpool John Moores University no Reino Unido, “usamos modelos de massa de alta resolução e cinemática para apresentar a detecção de uma massa solar negra de massa intermediária de ~ 100.000 buraco (IMBH) com significância maior que 3-sigma. ”
Seu trabalho foi postado no servidor de pré-impressão arXiv e aceito para publicação pela American Astronomical Society (AAS).
Os buracos negros são feras muito traiçoeiras. A menos que estejam ativamente agregando matéria, um processo que gera radiação incrivelmente brilhante, eles não emitem nenhuma luz que possamos detectar. Isso faz com que encontrá-los seja uma questão de trabalho de detetive, olhando o que está acontecendo em seu espaço circundante.
Uma dessas pistas para a presença de um buraco negro são as órbitas dos objetos ao seu redor.
A maioria dos buracos negros que detectamos, usando uma variedade de métodos, cai em duas faixas de massa. Existem os buracos negros de massa estelar, com até cerca de 100 vezes a massa do Sol; e buracos negros supermassivos, que começam em uma faixa baixa de cerca de um milhão de vezes a massa do Sol (e podem ficar incrivelmente grossos a partir daí).
No meio está uma faixa classificada como intermediária, e dizer que as detecções desses buracos negros são raras é um eufemismo.
Até o momento, o número de detecções IMBH permanece incrivelmente baixo. Isso é uma espécie de vexame; sem buracos negros de massa intermediária, os cientistas lutam para resolver como dois regimes de massa totalmente diferentes podem coexistir.
Uma população sólida de buracos negros na faixa de massa intermediária poderia nos ajudar a preencher essa lacuna, oferecendo um mecanismo pelo qual os buracos negros de massa estelar podem se transformar em gigantes.
Isso nos leva a Andromeda; especificamente, um aglomerado globular de estrelas dentro de Andrômeda, chamado B023-G078.
B023-G078 é o aglomerado estelar mais massivo da galáxia, um aglomerado de estrelas aproximadamente esférico e gravitacionalmente ligado a 6,2 milhões de massas solares.
Uma maneira pela qual esses aglomerados podem se formar, de acordo com os modelos, é quando uma galáxia inclui outra. Este é um fenômeno muito comum; a Via Láctea já fez isso várias vezes, assim como Andrômeda. Aglomerados globulares podem ser o que sobrou dos núcleos galácticos de galáxias menores que são subsumidos por galáxias maiores, buracos negros e tudo.
Isso é o que Pechetti e seus colegas pensam ser a história de origem do B023-G078. Eles estudaram o conteúdo de metal do aglomerado, com base em assinaturas sutis na luz que emite, e determinaram que ele tem uma idade de cerca de 10,5 bilhões de anos, com uma metalicidade semelhante à de outros núcleos galácticos despojados da Via Láctea.
Em seguida, eles estudaram a maneira como as estrelas se movem em torno do centro do aglomerado para tentar calcular a massa do buraco negro que deveria estar ali. Isso retornou um resultado de cerca de 91.000 massas solares, o que constitui cerca de 1,5 por cento da massa do aglomerado.
Isso sugere que a galáxia pai de B023-G078 era uma galáxia anã, com clock de cerca de um bilhão de massas solares. A massa da Grande Nuvem de Magalhães – uma galáxia anã orbitando a Via Láctea – foi calculada em 188 bilhões de massas solares, e Andrômeda é estimada em cerca de 1,5 trilhão de massas solares.
É possível que algo mais explique as observações, mas nenhuma das alternativas exploradas pela equipe se encaixam nos dados tão bem quanto um buraco negro de massa intermediária.
“Nós favorecemos a presença de um único IMBH dadas as outras indicações de que B023-G78 é um núcleo despojado, bem como a compactação aparente do componente escuro”, escreveram em seu artigo.
“Dados de alta resolução espacial melhorariam as restrições sobre a natureza da massa escura central e deveriam ser uma alta prioridade na próxima era de telescópios extremamente grandes.”
Publicado em 22/11/2021 18h31
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