A descoberta de um buraco negro supermassivo em uma galáxia relativamente pequena pode ajudar os astrônomos a desvendar o mistério em torno de como os maiores buracos negros crescem.
Os pesquisadores usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA para identificar um buraco negro contendo cerca de 200.000 vezes a massa do Sol enterrado em gás e poeira na galáxia Mrk 462.
Mrk 462 contém apenas várias centenas de milhões de estrelas, tornando-se uma galáxia anã. Por outro lado, nossa Via Láctea abriga algumas centenas de bilhões de estrelas. Esta é uma das primeiras vezes que um buraco negro supermassivo fortemente enterrado ou “obscurecido” foi encontrado em uma galáxia anã.
“Este buraco negro em Mrk 462 está entre os menores dos buracos negros supermassivos, ou monstros”, disse Jack Parker, do Dartmouth College, em New Hampshire, que liderou o estudo com o colega Ryan Hickox, também de Dartmouth. “Buracos negros como este são notoriamente difíceis de encontrar.”
Em galáxias maiores, os astrônomos geralmente encontram buracos negros procurando os movimentos rápidos das estrelas nos centros das galáxias. No entanto, as galáxias anãs são muito pequenas e fracas para a maioria dos instrumentos atuais detectarem isso. Outra técnica é procurar as assinaturas de buracos negros em crescimento, como o gás sendo aquecido a milhões de graus e brilhando em raios-X à medida que cai em direção a um buraco negro.
Os pesquisadores neste estudo usaram o Chandra para observar oito galáxias anãs que já haviam mostrado indícios de crescimento de buracos negros a partir de dados ópticos coletados pelo Sloan Digital Sky Survey. Desses oito, apenas Mrk 462 mostrou a assinatura de raios-X de um buraco negro em crescimento.
A intensidade incomumente grande de raios-X de alta energia em comparação com raios-X de baixa energia, juntamente com comparações com dados em outros comprimentos de onda, indica que o buraco negro Mrk 462 é fortemente obscurecido pelo gás.
“Como os buracos negros enterrados são ainda mais difíceis de detectar do que os expostos, encontrar este exemplo pode significar que existem muito mais galáxias anãs com buracos negros semelhantes”, disse Hickox. “Isso é importante porque pode ajudar a resolver uma questão importante na astrofísica: como os buracos negros ficaram tão grandes tão cedo no universo?”
Pesquisas anteriores mostraram que os buracos negros podem crescer até um bilhão de massas solares quando o universo tiver menos de um bilhão de anos, uma pequena fração de sua idade atual. Uma ideia é que esses objetos enormes foram criados quando estrelas massivas colapsaram para formar buracos negros que pesavam apenas cerca de 100 vezes a massa do Sol. O trabalho teórico, no entanto, luta para explicar como eles poderiam ganhar peso com rapidez suficiente para atingir os tamanhos vistos no início do universo.
Uma explicação alternativa é que o universo primitivo foi semeado com buracos negros contendo dezenas de milhares de massas solares quando foram criados ? talvez do colapso de gigantescas nuvens de gás e poeira.
Uma grande fração de galáxias anãs com buracos negros supermassivos favorece a ideia de que pequenas sementes de buracos negros da primeira geração de estrelas cresceram surpreendentemente rapidamente para formar os bilhões de objetos de massa solar no início do universo. Uma fração menor inclinaria a balança para favorecer a ideia de que os buracos negros começaram a vida pesando dezenas de milhares de sóis.
Essas expectativas se aplicam porque as condições necessárias para o colapso direto de uma nuvem gigante para um buraco negro de tamanho médio devem ser raras, portanto, não se espera que uma grande fração de galáxias anãs contenha buracos negros supermassivos. Buracos negros de massa estelar, por outro lado, são esperados em todas as galáxias.
“Não podemos tirar conclusões fortes a partir de um exemplo, mas este resultado deve encorajar pesquisas muito mais extensas de buracos negros enterrados em galáxias anãs”, disse Parker. “Estamos empolgados com o que podemos aprender.”
Esses resultados foram programados para serem apresentados na 239ª reunião da American Astronomical Society em Salt Lake City e fizeram parte de uma coletiva de imprensa virtual realizada na segunda-feira, 10 de janeiro.
Publicado em 14/01/2022 07h30
Artigo original: