A descoberta inovadora confirma a existência de buracos negros supermassivos em órbita

A concepção do artista mostra dois buracos negros supermassivos, semelhantes aos observados pelos pesquisadores da UNM, orbitando uns aos outros a mais de 750 milhões de anos-luz da Terra. Crédito: Joshua Valenzuela / UNM 

Pela primeira vez, astrônomos da Universidade do Novo México (UNM) afirmam ter conseguido observar e medir o movimento orbital entre dois buracos negros supermassivos a centenas de milhões de anos-luz da Terra – descoberta que levou mais de uma década para ser alcançada.

A principal autora do trabalho é a estudante de pós-graduação do Departamento de Física da UNM, Karishma Bansal, que deu ao estudo o título “Constraining the Orbit of the Supermassive Black Hole Binary 0402+379”, publicado recentemente na revista The Astrophysical. Além dela, o professor da UNM Greg Taylor, colegas de Stanford, o Observatório Naval dos Estados Unidos e o Observatório Gemini também analisaram a interação entre esses buracos negros durante 12 anos.

“Por muito tempo temos buscado no espaço um par desses buracos negros supermassivos, que orbitam como resultado da fusão de duas galáxias”, disse Taylor. “Mesmo que, em teoria, já prevíssemos essa possibilidade, ninguém jamais havia visto algo dessa natureza até agora”.

Procedimentos

No início de 2016, uma equipe internacional de pesquisadores que trabalhou no projeto Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO Project) detectou a existência de ondas gravitacionais, confirmando a previsão centenária de Albert Einstein e surpreendendo a comunidade científica. Essas ondas gravitacionais surgem como resultado da colisão, no espaço, de dois buracos negros de massa estelar (aproximadamente 30 massas solares), segundo a Lei de Hubble. Agora, graças a pesquisas mais recentes, cientistas poderão compreender melhor o que leva à fusão de buracos negros supermassivos que criam ondulações no tecido do espaço-tempo, além de aprender mais sobre a evolução das galáxias e o papel dos buracos negros em seu interior.

Por meio do VeryLay Baseline Array (VLBA), um sistema composto por dez radiotelescópios nos EUA e operado em Socorro, no Novo México, os pesquisadores conseguiram observar várias frequências de sinais de rádio emitidos por esses buracos negros supermassivos (Supermassive Black Holes, ou SMBH). Ao longo do tempo, os astrônomos foram capazes de traçar sua trajetória e reconhecê-los como um sistema binário visual. Em outras palavras, eles observaram a órbita desses buracos negros entre si.

“Quando o Dr. Taylor me informou esses dados, eu apenas começava a aprender como imaginá-los e entendê-los”, disse Bansal. “E, a partir de alguns dados que existem desde 2003, nós os acompanhamos e determinamos que estão orbitando entre si. É muito interessante”.

Duas décadas de pesquisa

Para Taylor, a descoberta é o resultado de mais de 20 anos de trabalho e representa um feito incrível, dada a precisão necessária para determinar tais medidas. A cerca de 750 milhões de anos-luz da Terra, a galáxia chamada 0402+379 e seus buracos negros supermassivos estão incrivelmente longe de nós; mas, ao mesmo tempo, localizam-se a uma distância ideal da Terra e entre si para que possam ser observados.

Bansal informa que esses buracos negros supermassivos têm, em conjunto, uma massa 15 bilhões de vezes maior do que o nosso sol, ou 15 bilhões de massas solares. O tamanho inacreditável desses buracos negros significa que seu período orbital leva cerca de 24 mil anos. Embora a equipe os venha analisando por mais de uma década, ainda não foi possível detectar a curvatura mais suave de sua órbita.

“Imagine um caracol se movendo a 1 centímetro por segundo no planeta semelhante à Terra, descoberto recentemente, em órbita na Proxima Centauri a 4.243 anos-luz de distância. Esse é o movimento angular que estamos decifrando por aqui”, disse o professor de Física da Universidade de Stanford, Roger Romani, membro da equipe de pesquisa.

“O que conseguimos fazer é uma verdadeira conquista técnica ao longo desse período de 12 anos, usando o VLBA para alcançar resolução e precisão o suficiente na astrometria para de fato enxergar o movimento em órbita, disse Taylor. “Essa conquista se deve, em grande parte, ao triunfo na tecnologia”.

O futuro da Via Láctea

Ainda que a realização técnica dessa descoberta seja por si só surpreendente, Bansal e Taylor dizem que a pesquisa também pode nos ensinar muito sobre o universo, de onde vêm as galáxias e para onde elas vão.

“As órbitas de estrelas binárias proporcionaram descobertas interessantíssimas sobre as estrelas”, disse Bob Zavala, astrônomo do Observatório Naval dos EUA. “Agora, poderemos utilizar técnicas similares para entender os buracos negros supermassivos e as galáxias onde se localizam”, afirmou.

Dar sequência à observação da órbita e da interação desses dois buracos negros também pode ajudar a antever melhor como e qual deve ser o futuro da nossa galáxia. Agora, a galáxia andrômeda, que também detém um SMBH em seu centro, está no caminho de colidir com a nossa Via Láctea. Isso significa que o acontecimento observado por Bansal e Taylor pode ocorrer também em nossa galáxia dentro de alguns bilhões de anos.

“Os buracos negros supermassivos exercem uma grande influência nas estrelas à sua volta e no crescimento e evolução da galáxia em si”, explicou Taylor. “Isso significa que, a partir do entendimento sobre o que ocorre quando eles se fundem um ao outro, pode-se fortalecer a nossa compreensão sobre o universo”.

Bansal destacou que a equipe de pesquisa irá empreender outra observação desse sistema dentro de três ou quatro anos, para confirmar o movimento e determinar uma órbita mais precisa. Nesse intervalo, espera-se que a descoberta possa encorajar trabalhos semelhantes de astrônomos em todo o mundo.

Fonte: Phys.org