O Mistério: O que é invisível, pesando 20 milhões de sóis e viajando pelo espaço a mais de 1.500 quilômetros por segundo, deixando um longo rastro estelar? Se você respondeu “um buraco negro supermassivo que escapou de sua galáxia hospedeira”, provavelmente está certo. Pelo menos essa é a conclusão de um grupo internacional de pesquisadores que descobriram e estudaram o filtro de escape graças a alguns dos telescópios mais poderosos do mundo. A descoberta é descrita em detalhes em Artigo publicado no Astrophysical Journal Letters..
Por razões que ainda não são bem compreendidas, os buracos negros supermassivos estão no centro da maioria das grandes galáxias, como a nossa própria Via Láctea. Apesar de seu tamanho assustador, esses gigantes misteriosos geralmente são letárgicos e fáceis de ignorar. Freqüentemente, eles apenas traem sua existência com os fogos de artifício celestes que criam devorando grandes quantidades de gás e poeira de sua galáxia hospedeira.
Tudo isso torna os buracos negros supermassivos – que de certa forma “se revoltaram” – uma raça estranha e indescritível. Como eles escapam de seu hospedeiro galáctico e como podem ser vistos se não emitem luz? Na última década, os astrônomos conseguiram identificar apenas um pequeno número de outros candidatos nômades movendo-se sombriamente nas profundezas intergalácticas, mas nenhum deles, segundo os autores do estudo, é tão convincente quanto o novo fugitivo.
O buraco negro foi descoberto por acaso quando apareceu pela primeira vez como uma tênue faixa linear durante as observações do Telescópio Espacial Hubble de aglomerados globulares. Essas listras são geralmente feitas de raios cósmicos atingindo os detectores do Hubble, diz o principal autor do estudo, Peter van Dokkum, astrônomo da Universidade de Yale. Outras observações com o Observatório W.M. Keck em Mauna Kea, no Havaí, revelaram que a fita era um fluxo de jovens estrelas azuis que se estendia até 200.000 anos-luz de distância.
Van Dokkum diz que esse derramamento astral é a prova final. Presumivelmente, é algum tipo de caminho cósmico criado pelas reservas de gás criadas pelo buraco negro em movimento e comprimidas em estrelas. O fluxo está voltando para sua potencial galáxia-mãe, a cerca de 7,5 bilhões de anos-luz da Terra, que não mostra sinais de um buraco negro supermassivo em seu núcleo. “Há muito tempo se supõe que toda galáxia está embutida em um enorme reservatório de gás hidrogênio”, diz van Dokkum. “O que achamos que estamos vendo é o buraco negro iluminando esse gás à medida que se afasta, dando-nos uma visão rara dessa matéria indescritível”.
E acrescenta: “A partir da idade dessas estrelas – acrescenta – concluímos que o buraco negro escapou há cerca de 40 milhões de anos e está viajando pelo espaço a uma velocidade muito alta de cerca de 1.600 quilômetros por segundo”.
O primeiro buraco negro flutuante na Via Láctea foi identificado
Essa velocidade é o que entusiasma muitos especialistas. “Se for um buraco negro fugitivo… está viajando muito rápido”, diz Christopher Reynolds, professor de astronomia da Universidade de Cambridge, que não participou do estudo. É tão rápido, de fato, que qualquer explicação que não envolva um buraco negro gigante correndo a velocidades vertiginosas entre as galáxias parece improvável.
No entanto, os astrônomos esperam que outras observações usando o Telescópio Espacial James Webb e o Observatório de Raios-X Chandra da NASA dissipem quaisquer dúvidas. “São necessários mais dados para estabelecer essa hipótese”, diz a coautora do estudo Maria Luisa Puzo, estudante de doutorado na Swinburne University of Technology, na Austrália. “Precisamos de mais dados para confirmar esse cenário e reduzir as dúvidas sobre a natureza do recurso [del flusso stellare]diz o autor.Erin Bunning, um astrônomo da Emory University que não esteve envolvido no trabalho, concorda. Gostaríamos de ver os efeitos gravitacionais diretos de um objeto compacto massivo”, diz ela.
Esses efeitos são importantes para explicar como algo pesando milhões ou bilhões de sóis pode ser ejetado de uma galáxia. Os astrônomos sabem há muito tempo que grandes galáxias podem surgir de colisões e fusões de galáxias menores. Mesmo galáxias gigantes podem se fundir, forçando os buracos negros em seus centros a ficarem mais próximos. “Não sabemos bem o que vai acontecer a seguir”, diz Van Dokkum. “Por mais de cinquenta anos, foi sugerido que às vezes esses buracos negros podem ser deslocados do centro das galáxias por fusões e até ejetados. Essa observação parece confirmar essa hipótese, dando-nos uma ideia do que acontece durante os períodos mais fusões impressionantes.”
Pequenas galáxias revelam os segredos dos buracos negros supermassivos
Se dois buracos negros se fecham em uma dança gravitacional e um terceiro chega, a instabilidade resultante pode catapultar um dos três rápido o suficiente para sair completamente da galáxia hospedeira. Além de três buracos negros espalhados como bolas de bilhar, outra possibilidade é que dois deles se juntem para formar uma coisa só. “O segundo cenário envolve dois buracos negros se fundindo e emitindo ondas gravitacionais”, explica Avi Loeb, um astrofísico de Harvard que não esteve envolvido no trabalho. Quando eles mergulham um em direção ao outro, o [onde gravitazionali] Eles teriam uma orientação preferencial no caso comum em que não há dois buracos negros com massas idênticas. Como resultado, os remanescentes da fusão cairão na direção oposta para conservar o impulso.”
Como os buracos negros supermassivos obtêm acesso ao espaço intergaláctico pode ter implicações importantes para as galáxias hospedeiras que eles deixam para trás. Por exemplo, os buracos negros podem suprimir ou encorajar a formação de mais estrelas. Assim, encontrar mais deles voando pelo universo pode fornecer aos pesquisadores uma nova ferramenta poderosa para entender melhor como as galáxias nascem, crescem e, finalmente, morrem. As estranhas propriedades deste candidato, que foi descoberto por acaso como um “arranhão” estelar na imagem do Hubble, levaram Bunning e outros especialistas a suspeitar que já pode haver evidências de outros vazamentos semelhantes, até então não observados e esperando para serem descobertos em outros conjuntos de dados.
“Se isso é realmente o que está acontecendo, e se é comum o suficiente, você pode procurar sistematicamente por esse tipo de coisa”, diz Bunning. Com a ajuda do aprendizado de máquina para detectar linhas indicadoras, futuras investigações (reconhecimento) Imagens panorâmicas de instalações futuras como o Nancy Grace Roman Space Telescope da NASA e o Vera C. Rubin Earth Observatory podem revelar um tesouro de tais objetos, cada um dos quais é, nas palavras de Bunning, “uma agulha em um palheiro invisível”.
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(O original deste artigo foi Publicado na Scientific American em 10 de abril de 2023. Tradução e edição por “Le Scienze”. Reprodução autorizada, todos os direitos reservados.)
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