Buraco negro gigante encontrado num lugar improvável

Esta simulação computacional mostra um buraco negro supermassivo no núcleo de uma galáxia. A região preta no centro representa o horizonte de eventos do buraco negro, a partir da qual a luz não consegue escapar à atração gravitacional do objeto. A forte gravidade do buraco negro distorce o espaço em seu redor. A luz das estrelas de fundo é esticada e desfocada à medida que outras estrelas passam perto do buraco negro. Crédito: NASA, ESA e D. Coe, J. Anderson e R. van der Marel (STScI)

Astrónomos descobriram um quasi-recorde de buraco negro supermassivo, com uma massa de 17 mil milhões de sóis, num lugar improvável: no centro de uma galáxia situada numa área pouco povoada do Universo. As observações, feitas pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio Gemini no Hawaii, podem indicar que estes objetos monstruosos podem ser mais comuns do que se pensava. Até agora, os maiores buracos negros supermassivos - aqueles com cerca de 10 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol - foram encontrados nos núcleos de galáxias muito grandes em regiões do Universo repletas de outras galáxias grandes. De facto, o atual detentor do recorde tem uma massa de 21 mil milhões de sóis e reside no enxame galáctico de Cabeleira de Berenice que contém mais de 1000 galáxias.

"O buraco negro supermassivo recém-descoberto reside no centro de uma gigantesca galáxia elíptica, NGC 1600, localizada num pequeno grupo de mais ou menos 20 galáxias," afirma a principal descobridora Chung-Pei Ma, astrónoma da Universidade da Califórnia-Berkeley e líder do Estudo MASSIVE, um levantamento das galáxias e buracos negros mais massivos no Universo local. Apesar de ser esperado encontrar um buraco negro gigantesco, numa galáxia massiva, por sua vez numa zona lotada do Universo - como encontrar um arranha-céus em Manhattan - parecia menos provável encontrar um nas "pequenas cidades" do Universo.

"Existem muito poucas galáxias do tamanho de NGC 1600 que residem em grupos galácticos de tamanho médio," afirma Ma. "Nós estimamos que esses grupos menores são cerca de 50 vezes mais abundantes do que os espetaculares enxames galácticos como o Enxame de Cabeleira de Berenice. Portanto, a questão agora é, 'será que é a ponta do iceberg?' Talvez existam mais buracos negros monstruosos que não vivem num 'arranha-céus em Manhattan', mas num 'prédio alto algures numa cidade pequena. Os investigadores também foram surpreendidos ao descobrir que o buraco negro é 10 vezes mais massivo do que tinham previsto para uma galáxia com esta massa. Com base em pesquisas anteriores de buracos negros pelo Hubble, os astrónomos tinham desenvolvido uma correlação entre a massa de um buraco negro e a massa do bojo central de estrelas da sua galáxia hospedeira - quanto maior o bojo galáctico, mais massivo é o buraco negro.

A galáxia elíptica no centro desta imagem, reside numa região pouco povoada do espaço. Uma ampliação da galáxia, chamada NGC 1600, pode ser vista na inserção, obtida perto do infravermelho pelo instrumento NICMOS do Hubble. Crédito: NASA, ESA e C.-P. Ma (Universidade da Califórnia, Berkeley); reconhecimento: DSS, STScI/AURA, Palomar/Caltech, UKSTU/AAO e A. Quillen (Universidade de Rochester)

Mas para a galáxia NGC 1600, a massa gigantesca do buraco negro ofusca, de longe, a massa do seu bojo relativamente escasso. "Parece que essa relação não funciona muito bem com os buracos negros extremamente massivos; são uma fração maior da massa da galáxia hospedeira," comenta Ma. Ma e colegas divulgaram a descoberta do buraco negro, localizado a cerca de 200 milhões de anos-luz da Terra na direção da constelação de Erídano, na edição de 6 de abril da revista Nature. Jens Thomas do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre em Garching, Alemanha, é o autor principal do artigo. Uma ideia que poderá explicar o tamanho monstruoso do buraco negro é que se fundiu com outro buraco negro há muito tempo atrás quando as interações entre galáxias eram mais frequentes. Quando duas galáxias se fundem, os seus buracos negros centrais assentam no núcleo da nova galáxia e orbitam-se um ao outro. As estrelas que caem perto do buraco negro binário, dependendo da sua velocidade e trajetória, podem na verdade roubar momento do par giratório e ganhar velocidade para escapar do núcleo da galáxia.

Esta interação gravitacional faz com que os buracos negros se movam lentamente para mais perto um do outro, eventualmente fundindo-se para formar um buraco negro ainda maior. O buraco negro supermassivo continua a crescer engolindo gás canalizado para o núcleo por colisões galácticas. Para se tornar assim tão massivo, o buraco negro terá que ter tido uma fase muito voraz, durante a qual devorou quantidades enormes de gás," explica Ma. As refeições frequentes consumidas por NGC 1600 também poderão ser a razão pela qual a galáxia reside numa "cidade pequena", com poucos vizinhos galácticos. NGC 1600 é a galáxia dominante do seu grupo galáctico, tendo pelo menos três vezes o brilho dos vizinhos. "Outros grupos como este raramente têm esta grande diferença de luminosidade entre a galáxia mais brilhante e a segunda mais brilhante," acrescenta Ma.

A maioria do gás da galáxia foi consumido há muito tempo atrás quando o buraco negro brilhou como um quasar brilhante devido à queda do material que era aquecido num plasma brilhante. "Agora, o buraco negro é um gigante adormecido," afirma Ma. "A única maneira que o encontrámos foi medindo as velocidades das estrelas aí perto, que são fortemente influenciadas pela gravidade do buraco negro. As medições de velocidade dão-nos uma estimativa da massa do buraco negro."

As medições de velocidade foram feitas pelo instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) acoplado ao telescópio Gemini Norte de 8 metros em Mauna Kea, Hawaii. Espectroscopicamente, o GMOS disseca a luz do centro da galáxia, revelando estrelas até 3000 anos-luz do núcleo. Algumas destas estrelas circulam em redor do buraco negro e evitam encontros íntimos. No entanto, as estrelas que se movem num percurso mais reto para fora do núcleo sugerem que já se aventuraram mais perto do centro e foram arremessadas, provavelmente pelos buracos negros gémeos.

As imagens de arquivo do Hubble, obtidas pelo instrumento NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), suportam a ideia dos buracos negros gémeos que empurram estrelas para fora. As imagens NICMOS revelaram que o núcleo da galáxia é invulgarmente ténue, indicando uma carência de estrelas próximas do centro galáctico. Um núcleo pobre em estrelas é o que distingue galáxias massivas das galáxias elípticas comuns, que têm centros muito mais brilhantes. Ma e colegas estimam que a quantidade de estrelas atiradas para fora da região central equivalha a 40 mil milhões de sóis, comparável a expulsar o disco inteiro da nossa Via Láctea.

Fonte: Astronomia Online