WISE descobre buraco na teoria "DONUT" dos buracos negros

Esta imagem mostra galáxias agrupadas no enxame da Fornalha, localizado a 60 milhões de anos-luz da Terra. A imagem foi obtida pelo WISE, mas foi melhorada artisticamente para ilustrar a ideia que o aglomerado estará, em média, rodeado por grandes halos de matéria escura (púrpura).Crédito: NASA/JPL-Caltech

Uma pesquisa de mais de 170.000 buracos negros supermassivos com o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, fez os astrónomos reexaminarem uma teoria com décadas acerca dos vários aspectos destes objectos interestelares. A teoria unificada dos buracos negros supermassivos e activos, desenvolvida pela primeira vez no final da década de 1970, foi criada para explicar o porquê dos buracos negros, embora de natureza semelhantes, poderem parecer completamente diferentes. Alguns parecem estar envoltos em poeira, enquanto outros estão expostos e são fáceis de discernir.

O modelo unificado responde a esta pergunta, propondo que cada buraco negro está rodeado por uma estrutura de poeira, em forma de donut, chamada de toro. Dependendo da orientação destes "donuts" no espaço, os buracos negros assumem diversas aparências. Por exemplo, se o donut estiver posicionado de lado (a partir da perspectiva da Terra), o buraco negro está escondido da nossa vista. Se o donut for observado por cima ou por baixo, o buraco negro encontra-se exposto. No entanto, os novos resultados do WISE não corroboram esta teoria. Os cientistas descobriram evidências de que algo que não uma estrutura em forma de donut pode, em algumas circunstâncias, determinar se o buraco negro está ou não escondido.

A equipa ainda não determinou qual a causa, mas os resultados sugerem que o modelo unificado, de donut, não responde a todas as questões. "A nossa descoberta revela uma nova característica dos buracos negros activos que desconhecíamos, mas os detalhes permanecem um mistério," afirma Lin Yan do IPAC (Infrared Processing and Analysis Center) da NASA, com sede no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, EUA. "Esperamos que o nosso trabalho inspire estudos futuros para entender melhor estes objectos fascinantes."

Yan é a segunda autora da pesquisa aceite para publicação na revista Astrophysical Journal. O autor principal é o investigador de pós-doutorado, Emilio Donoso, que trabalhou com Yan no IPAC e, desde então, mudou-se para o Instituto de Ciências Astronómicas, da Terra e do Espaço na Argentina. A pesquisa também tem a co-autoria de Daniel Stern do JPL da NASA em Pasadena, e Roberto Assef da Universidade Diego Portales no Chile, anteriormente do JPL. Cada galáxia tem um buraco negro massivo no seu coração. O novo estudo foca-se naqueles que se "alimentam", chamados buracos negros supermassivos e activos, ou núcleos galácticos activos. Estes buracos negros devoram o material gasoso em redor, o que alimenta o seu crescimento.

Com a ajuda de computadores, os cientistas foram capazes de escolher mais de 170.000 buracos negros supermassivos e activos a partir dos dados do WISE. Mediram então o agrupamento das galáxias que contêm buracos negros escondidos e buracos negros expostos - a medida em que estes se agrupam em todo o céu. Se o modelo unificado fosse válido, e os buracos negros escondidos estivessem simplesmente escondidos pelos donuts na sua configuração vista de lado, então os investigadores esperariam que se agrupassem do mesmo modo que os expostos.

De acordo com a teoria, uma vez que as estruturas em forma de donut têm orientações aleatórias, os buracos negros também deveriam estar distribuídos aleatoriamente. É como jogar vários donuts ao ar - aproximadamente a mesma percentagem de donuts é vista de lado e é vista de cima ou de baixo, independentemente do seu agrupamento ou das suas distâncias. Mas o WISE encontrou algo totalmente inesperado. Os resultados mostram que as galáxias com buracos negros escondidos estão mais agrupadas do que as com buracos negros expostos. Se estes resultados forem confirmados, os cientistas terão que ajustar o modelo unificado e chegar a novas maneiras de explicar porque é que alguns buracos negros aparecem ocultos.

"O objectivo principal da unificação era criar um 'jardim zoológico' de tipos diferentes de núcleos activos sob um único 'guarda-chuva', afirma Donoso. Agora, isso tornou-se mais complexo de alcançar à medida que estudamos os dados do WISE. Outra forma de entender os resultados do WISE envolve a matéria escura. A matéria escura é uma substância invisível que domina a matéria no universo, superando a matéria normal que compõe as pessoas, planetas e estrelas. Cada galáxia fica no centro de um halo de matéria escura. Halos maiores têm mais gravidade e, por isso, puxam outras galáxias na sua direcção.

Dado que o WISE descobriu que os buracos negros escondidos estão mais agrupados do que os outros, os investigadores sabem que estes buracos negros escondidos residem em galáxias com halos maiores de matéria escura. Embora os halos propriamente ditos não sejam responsáveis por esconder os buracos negros, podem ser uma pista para o que está a acontecer. A teoria unificada foi proposta para explicar a complexidade que os astrónomos estavam a ver," afirma Stern. "Parece que esse modelo simples foi demasiado simples.

Como Einstein disse, os modelos devem ser feitos 'o mais simples possível, mas não mais simples. Os cientistas ainda estão vasculhando activamente os dados públicos do WISE, colocado em hibernação em 2011 após digitalizar a totalidade do céu duas vezes. Foi reactivado em 2013, com o novo nome NEOWISE, numa nova missão para identificar objectos potencialmente perigosos próximos da Terra.

Fonte: Astronomia OnLine