Os cientistas observaram como um sistema de três quasares se fundiu em uma simulação de supercomputador do universo para dar origem a um buraco negro 300 bilhões de vezes a massa do sol.
Vislumbrados apenas ocasionalmente no centro de enormes aglomerados de galáxias, os buracos negros ultramassivos são alguns dos maiores e mais elusivos objetos do universo. Esses gigantes de buracos negros têm massas superiores a 10 bilhões de sóis, tornando-os muito mais monstruosos do que os buracos negros supermassivos encontrados nos centros de galáxias como a Via Láctea, e seu tamanho tremendo há muito tempo deixa os astrônomos perplexos.
Agora, os pesquisadores que estudam uma rara fusão de galáxias com três buracos negros supermassivos em seu centro podem finalmente ter descoberto as origens desses monstros cósmicos.
Usando uma simulação cosmológica de alta resolução chamada ASTRID, a equipe modelou a evolução do universo como era há cerca de 11 bilhões de anos. Na simulação, a equipe testemunhou o nascimento de um buraco negro ultramassivo após a fusão das três galáxias. Cada uma dessas galáxias continha seu próprio quasar, um buraco negro supermassivo que se alimenta de gás e gera explosões massivas de radiação que podem ofuscar todas as estrelas em suas galáxias hospedeiras combinadas.
Quando os quasares triplos se encontraram, eles formaram um buraco negro ainda mais massivo, ao mesmo tempo em que desencadearam um frenesi de alimentação que permitiu que o objeto combinado atingisse o status ultramassivo.
“Encontramos um sistema muito raro contendo um quasar trigêmeo na época do meio-dia cósmico – cerca de 11 bilhões de anos atrás, quando galáxias e buracos negros supermassivos atingem seu pico de atividade”, o principal autor do estudo, Yueying Ni , um pós-doutorando pesquisador do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, disse ao Live Science por e-mail. “O sistema é composto por três quasares brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos, cada um residindo em galáxias massivas com cerca de 10 vezes a massa da nossa galáxia, a Via Láctea”.
A simulação da equipe mostrou que os quasares triplos provavelmente se fundiram ao longo de 150 milhões de anos e formaram o buraco negro mais massivo de toda a simulação, com uma massa superior a 300 bilhões de vezes a do Sol – ou mais do que todas as estrelas da Via Láctea. combinados, de acordo com Ni.
“Isso indica um possível canal de formação desses buracos negros ultramassivos por eventos de fusão extrema de múltiplos buracos negros supermassivos”, disse Ni.
A raridade dos sistemas de quasares triplos pode explicar por que os buracos negros ultramassivos no universo real são tão elusivos.
“Embora, em geral, esperemos que sistemas mais massivos hospedem buracos negros mais massivos, os buracos negros ultramassivos são indescritíveis, porque o crescimento do buraco negro é um processo bastante auto-regulado”, explicou Ni. “Em um sistema/galáxia isolado, quando um buraco negro cresce o suficiente, ele deposita um forte feedback em seus arredores e se limita a um crescimento mais rápido”.
Em outras palavras, os astrônomos esperam que a formação de um buraco negro ultramassivo com uma massa mesmo na extremidade inferior do espectro (cerca de 10 bilhões de vezes a do Sol) ocorra apenas em cenários muito raros e extremos. Neste caso, isso vem na forma de fusões repetidas de três galáxias muito massivas.
Como trabalho de acompanhamento, a equipe pretende fazer uma análise estatística de sistemas de múltiplos quasares na simulação ASTRID para estudar as propriedades de suas galáxias hospedeiras, fazer observações simuladas e rastrear como o buraco negro ultramassivo e a galáxia hospedeira evoluem conforme o simulação procede.
Publicado em 26/03/2023 10h30
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