A caça aos buracos negros errantes

 Imagem simulada de um buraco negro vagando na Via Láctea. [SXS Lensing]

Buracos negros supermassivos errantes - aqueles que não ficam no centro de suas galáxias - podem ser difíceis de encontrar, mas nem todos os buracos negros que vagam são perdidos! Um novo estudo demonstra como podemos esperar descobrir esses nômades desaparecidos no futuro.

Quando as galáxias colidem

Sabemos que o centro de cada galáxia massiva hospeda um buraco negro supermassivo pesando milhões a bilhões de massas solares. Mas os centros galácticos não são o único lugar onde os buracos negros supermassivos podem se esconder! Na verdade, esperamos que a maioria das galáxias hospede muito mais desses monstros além dos buracos negros supermassivos centrais. Por quê? Porque as galáxias se fundem.

A estrutura em nosso universo é amplamente construída hierarquicamente: ao longo do tempo, as galáxias frequentemente colidem umas com as outras, crescendo progressivamente maiores a cada fusão. Mas com cada uma dessas fusões, pelo menos dois buracos negros supermassivos - um de cada uma das galáxias em fusão - são introduzidos na turbulência resultante.

Enquanto o gás e as estrelas se reordenam perfeitamente em uma nova galáxia, eventualmente apagando todas as evidências da fusão, os buracos negros não se comportam tão bem. Na verdade, as simulações mostram que pode levar bilhões de anos para que esses buracos negros supermassivos façam o seu caminho até o centro da galáxia recém-formada e se fundam - se é que o fazem!

À medida que mais colisões de galáxias ocorrem, mais buracos negros supermassivos "errantes" fora do centro são produzidos - e, atualmente, as galáxias podem hospedar dezenas de buracos negros acima de um milhão de massas solares. Então, como encontramos essa vasta população de errantes? Um novo estudo liderado por Angelo Ricarte (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian; Black Hole Initiative) explora as possibilidades.

Revelando uma População Oculta

Ricarte e colaboradores usam um conjunto de simulações cosmológicas chamadas ROMULUS para produzir uma expectativa realista dos buracos negros à espreita em nosso universo. Essas simulações rastreiam cuidadosamente as posições e a dinâmica dos buracos negros supermassivos à medida que as galáxias se fundem e evoluem ao longo do tempo, permitindo-nos explorar a população de buracos negros supermassivos errantes previstos para surgir em galáxias em diferentes momentos do universo.

A partir dessa população simulada, os autores prevêem as maneiras pelas quais esses andarilhos podem trair suas localizações: 

1.Fontes

hiperluminosas de raios-X Alguns buracos negros errantes próximos, que se acumulam, devem ser detectados como fontes de raios-X excessivamente brilhantes.

2.Núcleos galácticos ativos duplos

As simulações prevêem que as galáxias muitas vezes hospedam mais de um buraco negro supermassivo que se acumula dramaticamente - particularmente em redshifts mais altos.

3.Halo de raios-X

Se os buracos negros estiverem muito distantes ou escuros para serem resolvidos individualmente, podemos identificar errantes empilhando imagens de galáxias de massa semelhante. O “halo” do excesso de radiação de raios-X pode então ser usado para descrever a população de buracos negros errantes.

4.Eventos de interrupção de maré

Buracos negros supermassivos errantes podem destruir estrelas que se aproximam demais! Essas interrupções devem produzir sinais transitórios deslocados dos centros galácticos.

As simulações ROMULUS mostram que, para buracos negros menores que 10 bilhões de massas solares, os nômades superam em muito os buracos negros supermassivos centrais em nosso universo. O trabalho de Ricarte e colaboradores demonstra que precisaremos considerar esta população nômade cuidadosamente enquanto analisamos nossas observações 

Fonte: aasnova.org