Os buracos negros supermassivos tendem a ficar, mais ou menos estacionários, no centro das galáxias. Mas nem todos esses incríveis objetos cósmicos permanecem imóveis; alguns podem ficar tortos, oscilando em volta das galáxias como nômades cósmicos.
Chamamos esses buracos negros de ‘errantes’, e eles são amplamente teóricos, porque são difíceis (mas não impossíveis) de observar e, portanto, quantificar. Mas um novo conjunto de simulações permitiu que uma equipe de cientistas descobrisse quantos andarilhos deveria haver e seu paradeiro – o que, por sua vez, poderia nos ajudar a identificá-los lá no Universo.
Isso pode ter implicações importantes para a nossa compreensão de como os buracos negros supermassivos – monstros milhões a bilhões de vezes a massa do nosso Sol – se formam e crescem, um processo que está envolto em mistério.
Os cosmologistas pensam que os buracos negros supermassivos (SMBHs) residem nos núcleos de todas – ou pelo menos na maioria – das galáxias do Universo. As massas desses objetos são geralmente mais ou menos proporcionais à massa da protuberância galáctica central em torno deles, o que sugere que a evolução do buraco negro e sua galáxia estão de alguma forma ligadas.
Mas as vias de formação de buracos negros supermassivos não são claras. Sabemos que os buracos negros de massa estelar se formam a partir do colapso do núcleo de estrelas massivas, mas esse mecanismo não funciona para buracos negros com mais de 55 vezes a massa do Sol.
Os astrônomos pensam que as SMBHs crescem através do acúmulo de estrelas, gás e poeira, e se fundem com outros buracos negros (muito grossos nos núcleos de outras galáxias, quando essas galáxias colidem).
Mas as escalas de tempo cosmológicas são muito diferentes das escalas de tempo humanas, e o processo de colisão de duas galáxias pode levar muito tempo. Isso torna a janela potencial para a fusão ser interrompida bastante grande, e o processo poderia ser atrasado ou mesmo totalmente evitado, resultando nesses buracos negros ‘errantes’.
Uma equipe de astrônomos liderados por Angelo Ricarte do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics usou as simulações cosmológicas Romulus para estimar a frequência com que isso deveria ter ocorrido no passado, e quantos buracos negros ainda estariam vagando hoje.
Essas simulações rastreiam de forma autoconsistente a evolução orbital de pares de buracos negros supermassivos, o que significa que eles são capazes de prever quais buracos negros têm probabilidade de chegar ao centro de seu novo lar galáctico e quanto tempo esse processo deve levar – também como quantos nunca chegam lá.
“Romulus prediz que muitos buracos negros supermassivos binários se formam após vários bilhões de anos de evolução orbital, enquanto alguns SMBHs nunca chegarão ao centro”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Como resultado, descobriu-se que as galáxias com massa da Via Láctea em Romulus hospedam uma média de 12 buracos negros supermassivos, que normalmente vagam pelo halo longe do centro galáctico.”
No início do Universo, antes de cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang, a equipe descobriu, os errantes superam e ofuscam os buracos negros supermassivos nos núcleos galácticos. Isso significa que eles produziriam a maior parte da luz que esperaríamos ver brilhando do material em torno de SMBHs ativos, brilhando intensamente enquanto orbita e se acumula no buraco negro.
Eles permanecem próximos à massa de sua semente – isto é, a massa na qual se formaram – e provavelmente se originam em galáxias satélites menores que orbitam outras maiores.
E alguns andarilhos ainda devem estar por aí hoje, de acordo com as simulações. No Universo local, deve haver alguns por aí.
“Descobrimos que o número de buracos negros errantes é quase linear com a massa do halo, de modo que esperamos milhares de buracos negros errantes em halos de aglomerados de galáxias”, escreveram os pesquisadores.
“Localmente, esses errantes respondem por cerca de 10 por cento do orçamento de massa do buraco negro local, uma vez que as massas de sementes são contabilizadas.”
Esses buracos negros podem não estar necessariamente ativos e, portanto, seriam muito difíceis de detectar. Em um próximo artigo, a equipe explorará em detalhes as possíveis maneiras de observar esses errantes perdidos.
Então, tudo o que temos a fazer é encontrar os buracos negros de massa estelar perdida e de massa intermediária …
Publicado em 23/08/2021 17h08
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