2.500 novos buracos negros ativos identificados, levantando questões sobre como eles evoluem

O Instrumento Espectral de Energia Escura (DESI) encontra buracos negros se alimentando ativamente e uma série de outros candidatos a buracos negros. 

Esta ilustração artística descreve uma galáxia anã que hospeda um núcleo galáctico ativo — um buraco negro se alimentando ativamente. No fundo, há muitas outras galáxias anãs hospedando buracos negros ativos, bem como uma variedade de outros tipos de galáxias hospedando buracos negros de massa intermediária. (Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani)

Cientistas usando o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) concluíram duas tarefas principais. Eles compilaram a maior amostra já feita de galáxias anãs (sistemas contêm até meros vários bilhões de estrelas, comparados aos estimados 2 bilhões a 400 bilhões da Via Láctea) que hospedam um buraco negro se alimentando ativamente. Eles também registraram a maior coleção de potenciais buracos negros de massa intermediária até agora.

Ambos os resultados são relatados no The Astrophysical Journal e fornecem novos insights sobre a formação e evolução de galáxias e buracos negros. Eles são essencialmente retornos iniciais da execução de 5 anos do DESI, representando cerca de 20 por cento do primeiro ano de dados coletados pelo instrumento.

Coletando dados sobre o universo

Pense no DESI como uma câmera de alcance ultralongo com velocidade de obturador super rápida que pode ser apontada em todas as direções possíveis. Ela pode medir comprimentos de onda de luz de 5.000 galáxias a cada 20 minutos, usando 5.000 ajudantes robóticos para mirar seus olhos de fibra óptica nas milhares de galáxias que seus usuários programam para fotografar. Seu propósito final é criar o maior mapa 3D do Universo.

Acontece que 20 por cento dos dados do primeiro ano do DESI contêm muitas informações. Eles incluem os espectros de 410.000 galáxias, incluindo aproximadamente 115.000 galáxias anãs. Esta coleção de dados ajudará os astrofísicos a entender melhor a interação entre a evolução do buraco negro e a evolução da galáxia anã.

Apetite e energia do buraco negro

Buracos negros permanecem misteriosos por natureza e difíceis de encontrar. Astrofísicos suspeitam que todas as galáxias massivas contêm um buraco negro em seus centros. Mas eles estão menos certos sobre a presença de buracos negros em galáxias anãs, onde são ainda mais difíceis de detectar — a menos que estejam comendo.

“Quando um buraco negro no centro de uma galáxia começa a se alimentar, ele libera uma tremenda quantidade de energia em seus arredores, transformando-se no que chamamos de núcleo galáctico ativo (AGN)”, disse Ragadeepika Pucha, pesquisador da Universidade de Utah que analisou os dados do DESI, em um comunicado à imprensa . “Essa atividade dramática serve como um farol, permitindo-nos identificar buracos negros ocultos nessas pequenas galáxias.”

Esses beacons de AGN levaram a equipe a identificar cerca de 2.500 galáxias anãs candidatas com elas em seu centro. Isso representa quatro vezes mais AGNs do que estudos anteriores revelaram. A implicação é que há muito mais buracos negros de galáxias anãs ainda a serem descobertos.

Os buracos negros leves

A outra parte do projeto identificou 300 candidatos a buracos negros de massa intermediária. Buracos negros leves têm menos de 100 vezes a massa do nosso Sol, enquanto os supermassivos têm mais de um milhão de vezes isso. Não se sabe muito sobre os intermediários.

Alguns astrofísicos teorizam que intermediários são sobras dos primeiros buracos negros formados no Universo primitivo, assim como as sementes dos supermassivos. Até agora, apenas cerca de 100 a 150 buracos negros de massa intermediária foram identificados.

A pesquisa continha outra surpresa. Astrofísicos preveem que buracos negros encontrados em galáxias anãs terão massa intermediária. Mas apenas 70 dos recém-descobertos candidatos a buracos negros de massa intermediária também são considerados potenciais AGNs anões. Isso levanta uma série de novas questões sobre como os buracos negros se formam e evoluem ao longo do tempo.

“Por exemplo, há alguma relação entre os mecanismos de formação de buracos negros e os tipos de galáxias que eles habitam?”, disse Pucha no comunicado. “Nossa riqueza de novos candidatos nos ajudará a nos aprofundar mais nesses mistérios, enriquecendo nossa compreensão dos buracos negros e seu papel fundamental na evolução das galáxias.

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