A cauda de um buraco negro errante escondido na Via Láctea

Ilustração de um buraco negro errante movendo-se rapidamente através de uma nuvem densa de gás. O gás é arrastado pela gravidade do buraco negro formando uma corrente estreita. Crédito: Keio University.

É difícil encontrar buracos negros, já que eles não emitem luz. Mas em alguns casos os buracos negros produzem efeitos que podem ser visíveis. Por exemplo, se um buraco negro tiver uma estrela companheira, o gás da estrela que flui para dentro dele amontoa-se à sua volta e forma um disco. O disco aquece devido à enorme força gravitacional do buraco negro e emite radiação intensa. Mas se um buraco negro estiver a flutuar sozinho no espaço, nenhuma emissão dele proveniente será observada.

Uma equipe de investigação, liderada por Masaya Yamada, um estudante de pós-graduação na Universidade de Keio, Japão, e por Tomoharu Oka, professor da Universidade de Keio, usou o telescópio ASTE no Chile e o Radiotelescópio de 45 m no Observatório de Rádio Nobeyama, ambos operados pelo NAOJ (Observatório Astronómico Nacional do Japão), para observar nuvens moleculares ao redor do remanescente da supernova W44, localizado a 10 mil anos-luz de distância. O objetivo principal era examinar a quantidade de energia transferida da explosão de supernova para o gás molecular em redor, mas a equipa acabou por encontrar sinais de um buraco negro escondido na orla de W44.

Durante a investigação, a equipa descobriu uma nuvem molecular compacta com um movimento estranho. Esta nuvem, com o nome de Bullet (Bala), tem uma velocidade de mais de 100 km/s, excedendo a velocidade do som no espaço interestelar em mais de duas ordens de grandeza. Além disso, a nuvem, com o tamanho de dois anos-luz, move-se para trás, em sentido contrário ao da rotação da Via Láctea.

Diagramas esquemáticos de dois cenários para o mecanismo de formação de Bullet. (a) modelo de explosão e (b) modelo de irrupção. Ambos os diagramas mostram uma parte da frente de choque produzida pela expansão do remanescente de supernova W44. A onda de choque penetra no gás quiescente e comprime-o para formar gás denso. Bullet está localizada no centro do diagrama e tem um movimento completamente diferente em relação ao gás circundante. Crédito: Yamada et al. (Keio University).

Para investigar a origem da nuvem Bullet, a equipa observou-a intensivamente com o ASTE e com o Radiotelescópio de 45 m de Nobeyama. Os dados indicam que Bullet parece estar a saltar da orla do remanescente de supernova W44 com imensa energia cinética. “A maior parte de Bullet tem um movimento de expansão com velocidade de 50 km/s, mas a sua ponta tem uma velocidade de 120 km/s,” disse Yamada. “A sua energia cinética é algumas dezenas de vezes superior à injetada pela supernova W44. Parece impossível uma nuvem tão energética ter sido gerada num ambiente tão comum.”

A equipa propôs dois cenários para a formação de Bullet. Em ambos os casos, uma fonte de gravidade compacta, possivelmente um buraco negro, tem um papel importante. Um dos cenários é o modelo de explosão no qual uma bolha de gás em expansão do remanescente da supernova passa por um buraco negro estático. O buraco negro atrai o gás para muito perto, dando origem a uma explosão que acelera o gás na nossa direção. Os astrónomos estimaram para este caso que a massa do buraco negro será de 3,5 massas solares ou superior. O outro cenário é o modelo de irrupção, no qual um buraco negro com elevada velocidade atravessa um gás denso, sendo o gás arrastado pela forte gravidade do buraco negro para formar uma corrente de gás. Para este caso, os investigadores estimaram que a massa do buraco negro será de 36 massas solares ou superior. Com o conjunto de dados que existe, é ainda difícil para a equipa dizer qual dos cenários é o mais provável. 

Os estudos teóricos indicam que devem existir na Via Láctea entre 100 a 1000 milhões de buracos negros, embora até ao momento apenas aproximadamente uns 60 tenham sido identificados através de observações. “Descobrimos uma nova forma de achar buracos negros perdidos,” disse Oka. A equipa espera resolver os dois cenários possíveis e encontrar evidências mais sólidas para um buraco negro em Bullet realizando observações de maior resolução com o ALMA (Atacama Large Milimeter/submillimeter Array).

Fonte: Portal do Astrónomo