Astrónomos detetam um buraco negro em movimento

Os cientistas há muito que teorizam que os buracos negros supermassivos podem vaguear pelo espaço – mas capturá-los no ato é difícil. Agora, investigadores do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian identificaram o caso mais claro até agora de um buraco negro supermassivo em movimento. Os seus resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal.

“Não esperamos que a maioria dos buracos negros supermassivos se movam; geralmente contentam-se em ficar parados,” diz Dominic Pesce, astrónomo do Centro para Astrofísica que liderou o estudo. “São tão massivos que é difícil colocá-los em movimento. Considere como é muito mais difícil chutar uma bola de bowling do que chutar uma bola de futebol – percebendo que, neste caso, a ‘bola de bowling’ tem vários milhões de vezes a massa do nosso Sol. Isto vai exigir um pontapé bem poderoso.”

Pesce e colaboradores têm trabalhado para observar esta rara ocorrência ao longo dos últimos cinco anos, comparando as velocidades de buracos negros supermassivos e galáxias. “Perguntámos: será que as velocidades dos buracos negros são as mesmas que as velocidades das galáxias onde residem?” explica. “Esperamos que tenham a mesma velocidade. Caso contrário, isso implica que o buraco negro foi perturbado.”

Para a sua busca, a equipa investigou inicialmente 10 galáxias distantes e os buracos negros supermassivos nos seus núcleos. Estudaram especificamente os buracos negros que continham água nos seus discos de acreção – as estruturas espirais que giram para dentro em direção ao buraco negro.

Conforme a água orbita ao redor do buraco negro, produz um feixe de rádio semelhante a um laser conhecido como maser. Quando estudado com uma rede combinada de antenas de rádio usando uma técnica conhecida como VLBI (very long baseline interferometry, em português “interferometria de linha de base muito longa”), os masers podem ajudar a medir a velocidade de um buraco negro com muita precisão, acrescenta Pesce.

A técnica ajudou a equipa a determinar que nove dos dez buracos negros supermassivos estavam em repouso – mas um destacou-se e parecia estar em movimento. Localizado a 230 milhões de anos-luz da Terra, o buraco negro fica no centro de uma galáxia chamada J0437+2456. A sua massa é cerca de três milhões de vezes a do nosso Sol.

Usando observações de acompanhamento com os Observatórios Arecibo e Gemini, a equipa confirmou agora as suas descobertas iniciais. O buraco negro supermassivo está a mover-se a uma velocidade de aproximadamente 177.000 quilómetros por hora dentro da galáxia J0437+2456.

Mas o que está a causar este movimento não é conhecido. A equipa suspeita que existem duas possibilidades.

“Podemos estar a observar as consequências da fusão de dois buracos negros supermassivos,” diz Jim Condon, radioastrónomo do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) que esteve envolvido no estudo. “O resultado de tal fusão pode fazer com que o buraco negro recém-nascido recue, e podemos estar a observá-lo no ato de recuar ou enquanto se acomoda novamente.”

Mas há outra possibilidade, talvez ainda mais emocionante: o buraco negro pode ser parte de um sistema binário. “Apesar de todas as expetativas de que eles realmente deveriam estar por aí com relativa abundância, os cientistas tiveram dificuldade em identificar exemplos claros de buracos negros supermassivos binários,” diz Pesce. “O que podemos estar a ver na galáxia J0437+2456 é um dos buracos negros desse par, com o outro permanecendo oculto nas nossas observações rádio por causa da sua falta de emissão maser.” No entanto, serão necessárias mais observações para determinar a verdadeira causa do movimento invulgar deste buraco negro supermassivo.

Os coautores do novo estudo são Anil Seth da Universidade do Utah; Jenny Greene da Universidade de Princeton; Jim Braatz, Jim Condon e Brian Kent do NRAO; e Davor Krajnović do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam, Alemanha.

// Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Universidade de Harvard (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

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Buraco negro supermassivo:
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Maser:
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Observatório de Arecibo:
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Observatório Gemini:
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