Não há ligações diretas entre os buracos negros e matéria escura

Messier 101 (NGC 5457), uma galáxia com um halo maciço escuro, mas sem bojo e sem ser detectado um buraco negro. observações mostram que esta galáxia gigante não pode conter um buraco negro que é ainda relativamente tão pequeno como o buraco negro em nossa galáxia Via Láctea.Crédito de imagem: wikisky.org

Buracos negros massivos tem sido encontrados no centro de quase todas as galáxias, onde de maneira proporcional as maiores galáxias – que também são aquelas que possuem os maiores halos de matéria escura – hospedam os buracos negros mais massivos. Isso leva a especulação se existe uma ligação direta entre a matéria escura e os buracos negros, isso é, será que essa componente até hoje exótica da física controla o crescimento dos buracos negros? Os cientistas no Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics, do University Observatory Munich e da University of Texas em Austin conduziram um extenso estudo das galáxias para provar que a massa dos buracos negros não está diretamente relacionada com a massa do halo de matéria escura, mas sim parece sim ser determinado pela formação do bulbo galáctico. As galáxias como a nossa Via Láctea, consiste de bilhões de estrelas, bem como de grande quantidade de gás e poeira. A maior parte disso pode ser observado em diferentes comprimentos de onda, desde as ondas de rádio e infravermelho para os objetos mais frios até a luz óptica e raios-X para as partes aquecidas a altas temperaturas. Contudo, existe também dois importantes componentes que não emitem qualquer luz e só podem ser inferidos por meio de sua atração gravitacional.

NGC 6503, outro exemplo de uma galáxia com uma protuberância  menor com um halo enorme e um pequeno buraco negro.Crédito de imagem: wikisky.org

Todas as galáxias são embebidas em halos da chamada matéria escura, que se estende além da fronteira visível da galáxia e domina a sua massa total. Essa componente não pode ser observada diretamente, mas pode ser medida por meio de seu efeito nos movimentos das estrelas, gás e poeira. A natureza dessa matéria escura é ainda desconhecida, mas os cientistas acreditam que ela seja feita de partículas exóticas diferente da matéria normal, que formam o Sol, a Terra, as estrelas, os seres humanos e tudo que podemos ver no universo. O outro componente invisível na galáxia é o buraco negro supermassivo que está localizado em seu centro. A nossa Via Láctea, por exemplo, abriga um buraco negro, que é aproximadamente quatro milhões de vezes mais pesado que o Sol. Esses monstros gravitacionais, algumas vezes maiores ainda, têm sido encontrados em todas as galáxias luminosas com bulbos centrais onde uma pesquisa direta é aplicável, a maioria e possivelmente todas as galáxias com bulbos devem conter um buraco negro, pelo menos acreditam os cientistas. Contudo, esse componente também não pode ser observado diretamente, a massa do buraco negro só pode ser inferida a partir do movimento de estrelas ao seu redor.

Messier 31 (NGC 224), a vizinha da nossa Via Láctea, com uma protuberância grande clássico. Como foi mostrado por Bender, Kormendy e colaboradores em 2005, esta galáxia possui um buraco negro de 140 milhões de massas solares, cerca de 40 vezes maior que o buraco negro em nossa própria galáxia (Astrophysical Journal 631, 280). Crédito de imagem: wikisky.org

Em 2002, especulava-se que poderia existir uma correlação direta entre a massa do buraco negro e a velocidade de rotação dos discos externos da galáxia, que são dominados pelo halo de matéria escura, sugerindo que a desconhecida física da exótica matéria escura de alguma maneira controlava o crescimento dos buracos negros. Por outro lado, já havia sido mostrado alguns anos antes que a massa dos buracos negros era bem correlacionada com a massa do bulbo galáctico, ou seja, com a luminosidade da galáxia. Desde que as maiores galáxias em geral contém os maiores bulbos, não fica claro qual das correlações é mesmo fundamental para guiar o crescimento dos buracos negros. Estudando as galáxias mergulhadas em massivos halos escuros com altas velocidades de rotação mas com pequenos ou sem bulbos, John Kormendy e Ralf Bender tentaram responder a essa questão. Eles realmente encontraram que galáxias sem bulbos – mesmo que elas estejam mergulhadas em massivos halos de matéria escura – podem na melhor das hipóteses conter buracos negros com massa bem pequena. Com isso eles puderam mostrar que o crescimento dos buracos negros está mais conectado com a formação do bulbo galáctico do que com a matéria escura.

A galáxia do Sombrero (M104, NGC 4594) é outro exemplo de uma protuberância dominando a galáxia. O Sombrero contém um buraco negro de 1000 milhões de massas solares, medida pelo Kormendy, Bender e colaboradores em 1996 (Astrophysical Journal 473, L91). Crédito de imagem: HST, STScI

“É difícil conceber como a matéria escura de baixa densidade, e vastamente distribuída poderia influenciar no crescimento de um buraco negro em um volume tão pequeno localizado tão profundamente na galáxia”, disse Ralf Bender do Max Planck Insitute for Extraterrestrial Physics e da University Observatory Munich. John Kormendy, da University of Texas em Austin, adiciona: “Parece muito mais plausível que o crescimento do buraco negro tenha relação com o do gás existente na sua vizinhança, primeiramente ali quando as galáxias se formaram”. No cenário que é aceito sobre a formação estrutural, as fusões galácticas deviam ocorrer frequentemente, o que mistura os discos, permitindo que o gás caia em direção ao centro e dispare explosões de formação de estrelas e alimente o buraco negro. Essas observações feitas por Kormendy e Bender indicam que esse precisa na verdade ser o processo dominante da formação e do crescimento de buracos negros.

Fonte: http://www.mpe.mpg.de/News/PR20110120/text.html