No espaço, os buracos negros aparecem em diferentes tamanhos e massas. O registro agora é mantido por um espécime no aglomerado de galáxias Abell 85, onde um buraco negro ultra-maciço com 40 bilhões de vezes a massa de nosso sol fica no meio da galáxia central Holm 15A. Astrônomos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre e do Observatório Universitário de Munique descobriram isso avaliando dados fotométricos do Observatório Wendelstein, bem como novas observações espectrais com o Very Large Telescope.
Embora a galáxia central do aglomerado Abell 85 possua a enorme massa visível de cerca de 2 trilhões (1012) de massas solares em estrelas, o centro da galáxia é extremamente difuso e fraco. É por isso que um grupo conjunto de astrônomos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) e do Observatório Universitário de Munique (USM) se interessou pela galáxia. Essa região difusa central da galáxia é quase tão grande quanto a Grande Nuvem de Magalhães, e essa era uma pista suspeita da presença de um buraco negro com uma massa muito alta.
O aglomerado de galáxias Abell 85, que consiste em mais de 500 galáxias individuais, está a uma distância de 700 milhões de anos-luz da Terra, o dobro da distância para medições diretas anteriores da massa do buraco negro. “Existem apenas algumas dezenas de medidas diretas de massa de buracos negros supermassivos, e nunca antes foi tentada a uma distância tão grande”, explica o cientista do MPE Jens Thomas, que liderou o estudo. “Mas nós já tínhamos uma ideia do tamanho do buraco negro nesta galáxia em particular, então tentamos.”
Os novos dados obtidos no observatório USM Wendelstein da Universidade Ludwig-Maximilians e com o instrumento MUSE no VLT permitiram à equipe realizar uma estimativa de massa baseada diretamente nos movimentos estelares ao redor do núcleo da galáxia. Com uma massa de 40 bilhões de massas solares, este é o buraco negro mais maciço conhecido hoje no universo local. “Isso é várias vezes maior que o esperado em medições indiretas, como a massa estelar ou a dispersão de velocidade da galáxia”, diz Roberto Saglia, cientista sênior do MPE e professor do LMU.
O perfil de luz da galáxia mostra um centro com um brilho superficial extremamente baixo e muito difuso, muito mais fraco que em outras galáxias elípticas. “O perfil de luz no núcleo interno também é muito plano”, explica Kianusch Mehrgan, estudante de doutorado da USM, que realizou a análise dos dados. “Isso significa que a maioria das estrelas no centro deve ter sido expulsa devido a interações em fusões anteriores.”
Na visão comumente aceita, os núcleos nessas galáxias elípticas massivas se formam por meio da chamada “lavagem do núcleo”: em uma fusão entre duas galáxias, as interações gravitacionais entre sua fusão e os buracos negros centrais levam a estilingues gravitacionais que ejetam estrelas em órbitas predominantemente radiais do centro da galáxia remanescente. Se não houver gás no centro para formar novas estrelas – como nas galáxias mais jovens -, isso leva a um núcleo esgotado.
“A mais nova geração de simulações por computador de fusões de galáxias nos deu previsões que realmente combinam muito bem com as propriedades observadas”, afirma Jens Thomas, que também forneceu os modelos dinâmicos. “Essas simulações incluem interações entre estrelas e um binário de buraco negro, mas o ingrediente crucial são duas galáxias elípticas que já possuem núcleos esgotados. Isso significa que a forma do perfil de luz e as trajetórias das estrelas contêm informações arqueológicas valiosas sobre as circunstâncias específicas da formação do núcleo nesta galáxia – assim como em outras galáxias muito massivas “.
No entanto, mesmo com essa história incomum de fusão, os cientistas poderiam estabelecer uma nova e robusta relação entre a massa do buraco negro e o brilho da superfície da galáxia: a cada fusão, o buraco negro ganha massa e o centro da galáxia perde estrelas. Os astrônomos poderiam usar essa relação para estimativas de massa de buracos negros em galáxias mais distantes, onde medições diretas dos movimentos estelares próximos o suficiente do buraco negro não são possíveis.
Publicado em 05/12/2019
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