{"id":6804,"date":"2024-03-05T07:24:15","date_gmt":"2024-03-05T06:24:15","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6804"},"modified":"2024-03-05T07:24:16","modified_gmt":"2024-03-05T06:24:16","slug":"o-par-de-buracos-negros-mais-massivo-alguma-vez-encontrado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/03\/05\/o-par-de-buracos-negros-mais-massivo-alguma-vez-encontrado\/","title":{"rendered":"O par de buracos negros mais massivo alguma vez encontrado"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/a>
A fus\u00e3o de dois buracos negros supermassivos \u00e9 um fen\u00f3meno h\u00e1 muito previsto, embora nunca diretamente observado. Uma teoria avan\u00e7ada pelos astr\u00f3nomos diz que estes sistemas s\u00e3o t\u00e3o massivos que esgotam a sua gal\u00e1xia hospedeira do material estelar necess\u00e1rio para impulsionar a fus\u00e3o. Usando dados de arquivo do telesc\u00f3pio Gemini Norte, uma equipa de astr\u00f3nomos encontrou um buraco negro bin\u00e1rio que fornece fortes ind\u00edcios que apoiam esta ideia. A equipa calcula que a massa do bin\u00e1rio \u00e9 28 mil milh\u00f5es de vezes superior \u00e0 do Sol, o que faz do par o buraco negro bin\u00e1rio mais massivo alguma vez medido. Esta medi\u00e7\u00e3o n\u00e3o s\u00f3 fornece um contexto valioso para a forma\u00e7\u00e3o do sistema bin\u00e1rio e para a hist\u00f3ria da gal\u00e1xia que o acolhe, como tamb\u00e9m apoia a teoria de longa data de que a massa de um buraco negro bin\u00e1rio supermassivo desempenha um papel fundamental na interrup\u00e7\u00e3o da fus\u00e3o de buracos negros supermassivos.
Cr\u00e9dito: NOIRLab\/NSF\/AURA\/J. daSilva\/M. Zamani<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Utilizando dados de arquivo do telesc\u00f3pio Gemini Norte, uma equipa de astr\u00f3nomos mediu o par de buracos negros supermassivos mais pesado alguma vez encontrado. A fus\u00e3o de dois buracos negros supermassivos \u00e9 um fen\u00f3meno h\u00e1 muito previsto, mas nunca observado. Este par massivo d\u00e1 pistas sobre a raz\u00e3o pela qual um tal acontecimento parece t\u00e3o improv\u00e1vel no Universo.<\/p>\n\n\n\n

Quase todas as gal\u00e1xias massivas albergam um buraco negro supermassivo no seu centro. Quando duas gal\u00e1xias se fundem, os seus buracos negros podem formar um par bin\u00e1rio, o que significa que se orbitam um ao outro. Teoriza-se que estes bin\u00e1rios est\u00e3o destinados a fundir-se, mas tal nunca foi observado. A quest\u00e3o de saber se tal acontecimento \u00e9 poss\u00edvel tem sido um t\u00f3pico de discuss\u00e3o entre os astr\u00f3nomos durante d\u00e9cadas. Num artigo cient\u00edfico publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal, uma equipa de astr\u00f3nomos apresentou uma nova perspetiva sobre esta quest\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

A equipa utilizou dados do telesc\u00f3pio Gemini Norte no Hawaii, uma metade do Observat\u00f3rio Gemini operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation), para analisar um buraco negro bin\u00e1rio supermassivo localizado na gal\u00e1xia el\u00edptica B2 0402+379. Este \u00e9 o \u00fanico buraco negro bin\u00e1rio supermassivo alguma vez resolvido com detalhe suficiente para ver ambos os objetos separadamente (j\u00e1 foram feitas observa\u00e7\u00f5es anteriores de gal\u00e1xias contendo dois buracos negros supermassivos, mas nesses casos est\u00e3o separados por milhares de anos-luz – demasiado longe para se orbitarem um ao outro) e det\u00e9m o recorde de ter a menor separa\u00e7\u00e3o alguma vez medida diretamente – apenas 24 anos-luz (existem outras fontes id\u00eanticas com, possivelmente, separa\u00e7\u00f5es menores, mas foram apenas inferidas usando observa\u00e7\u00f5es indiretas e portanto s\u00f3 podem ser classificados como candidatos a bin\u00e1rio). Embora esta separa\u00e7\u00e3o pr\u00f3xima prenuncie uma fus\u00e3o poderosa, outros estudos revelaram que o par est\u00e1 “parado” a esta dist\u00e2ncia h\u00e1 mais de tr\u00eas mil milh\u00f5es de anos, o que levanta a quest\u00e3o: porqu\u00ea a demora?<\/p>\n\n\n\n

Para compreender melhor a din\u00e2mica deste sistema e a sua fus\u00e3o “interrompida”, a equipa recorreu a dados de arquivo do instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph), que lhes permitiu determinar a velocidade das estrelas na vizinhan\u00e7a dos buracos negros. “A excelente sensibilidade do GMOS permitiu-nos mapear as velocidades crescentes das estrelas \u00e0 medida que nos aproximamos do centro da gal\u00e1xia”, disse Roger Romani, professor de f\u00edsica da Universidade de Stanford e coautor do artigo cient\u00edfico. “Com isso, conseguimos inferir a massa total dos buracos negros que l\u00e1 residem”.<\/p>\n\n\n\n

A equipa estima que a massa do bin\u00e1rio seja 28 mil milh\u00f5es de vezes superior \u00e0 do Sol, o que faz do par o buraco negro bin\u00e1rio mais massivo alguma vez medido. Esta medi\u00e7\u00e3o n\u00e3o s\u00f3 fornece um contexto valioso para a forma\u00e7\u00e3o do sistema bin\u00e1rio e para a hist\u00f3ria da sua gal\u00e1xia hospedeira, como tamb\u00e9m apoia a teoria de longa data de que a massa de um buraco negro bin\u00e1rio supermassivo desempenha um papel fundamental no bloqueio de uma potencial fus\u00e3o (esta teoria foi apresentada pela primeira vez em 1980 por Begelman et al. e h\u00e1 muito que se defende a sua ocorr\u00eancia com base em d\u00e9cadas de observa\u00e7\u00f5es dos centros das gal\u00e1xias).<\/p>\n\n\n\n

“O arquivo de dados que serve o Observat\u00f3rio Gemini cont\u00e9m uma mina de ouro de descobertas cient\u00edficas inexploradas”, diz Martin Still, diretor do programa NSF para o Observat\u00f3rio Gemini. “As medi\u00e7\u00f5es da massa deste extremo buraco negro bin\u00e1rio supermassivo s\u00e3o um exemplo inspirador do impacto potencial de nova investiga\u00e7\u00e3o que explora esse rico arquivo.”<\/p>\n\n\n\n

Compreender como \u00e9 que este bin\u00e1rio se formou pode ajudar a prever se e quando se ir\u00e1 fundir – e algumas pistas apontam para que o par se tenha formado atrav\u00e9s de m\u00faltiplas fus\u00f5es de gal\u00e1xias. A primeira \u00e9 que B2 0402+379 \u00e9 um “enxame f\u00f3ssil”, o que significa que \u00e9 o resultado da fus\u00e3o de estrelas e g\u00e1s de todo um enxame de gal\u00e1xias numa \u00fanica gal\u00e1xia massiva. Al\u00e9m disso, a presen\u00e7a de dois buracos negros supermassivos, juntamente com a sua grande massa combinada, sugere que resultaram da fus\u00e3o de v\u00e1rios buracos negros mais pequenos de v\u00e1rias gal\u00e1xias.<\/p>\n\n\n\n

Ap\u00f3s uma fus\u00e3o gal\u00e1ctica, os buracos negros supermassivos n\u00e3o colidem de frente. Em vez disso, come\u00e7am a passar uns pelos outros \u00e0 medida que se estabelecem numa \u00f3rbita. Com cada passagem que fazem, a energia \u00e9 transferida dos buracos negros para as estrelas que os rodeiam. \u00c0 medida que perdem energia, o par \u00e9 arrastado para cada vez mais perto, at\u00e9 ficarem a apenas alguns anos-luz de dist\u00e2ncia, altura em que a radia\u00e7\u00e3o gravitacional assume o controlo e se fundem. Este processo foi observado diretamente em pares de buracos negros de massa estelar – o primeiro caso registado foi em 2015, atrav\u00e9s da dete\u00e7\u00e3o de ondas gravitacionais – mas nunca num bin\u00e1rio da variedade supermassiva.<\/p>\n\n\n\n

Com o novo conhecimento da massa extremamente elevada do sistema, a equipa concluiu que teria sido necess\u00e1rio um n\u00famero excecionalmente grande de estrelas para abrandar a \u00f3rbita do bin\u00e1rio o suficiente para os aproximar tanto. No processo, os buracos negros parecem ter expelido quase toda a mat\u00e9ria na sua vizinhan\u00e7a, deixando o n\u00facleo da gal\u00e1xia sem estrelas e sem g\u00e1s. Sem mais mat\u00e9ria dispon\u00edvel para abrandar ainda mais a \u00f3rbita do par, a fus\u00e3o estagnou na sua fase final.<\/p>\n\n\n\n

“Normalmente, parece que as gal\u00e1xias com pares de buracos negros mais leves t\u00eam estrelas e massa suficientes para os juntar rapidamente”, disse Romani. “Uma vez que este par \u00e9 t\u00e3o pesado, eram necess\u00e1rias muitas estrelas e g\u00e1s para o fazer. Mas o bin\u00e1rio retirou essa mat\u00e9ria da gal\u00e1xia central, deixando-a estagnada e acess\u00edvel para o nosso estudo.”<\/p>\n\n\n\n

Ainda n\u00e3o se sabe se o par vai ultrapassar a sua estagna\u00e7\u00e3o e acabar por se fundir em escalas de tempo de milh\u00f5es de anos, ou se vai continuar no limbo orbital para sempre. Se se fundirem, as ondas gravitacionais resultantes ser\u00e3o cem milh\u00f5es de vezes mais poderosas do que as produzidas pela fus\u00e3o de buracos negros de massa estelar. \u00c9 poss\u00edvel que o par conquiste a dist\u00e2ncia final atrav\u00e9s de outra fus\u00e3o de gal\u00e1xias, que injetaria no sistema material adicional, ou potencialmente um terceiro buraco negro, para abrandar a \u00f3rbita do par o suficiente para se fundir. No entanto, dado o estatuto de B2 0402+379 como enxame f\u00f3ssil, outra fus\u00e3o gal\u00e1ctica \u00e9 improv\u00e1vel.<\/p>\n\n\n\n

“Aguardamos com expetativa o acompanhamento das investiga\u00e7\u00f5es do n\u00facleo de B2 0402+379, onde iremos analisar a quantidade de g\u00e1s presente”, diz Tirth Surti, estudante de Stanford e autor principal do artigo cient\u00edfico. “Isto dever\u00e1 dar-nos mais informa\u00e7\u00f5es sobre se os buracos negros supermassivos podem eventualmente fundir-se ou se ficar\u00e3o presos como bin\u00e1rios”.<\/p>\n\n\n\n

\n