Descobrir uma agulha num palheiro pode até ser fácil quando comparado com a descoberta de dois buracos negros muito similares, orbitando-se um ao outro, numa galáxia distante.

Astrónomos do NOAO (National Optical Astronomy Observatory) em Tucson, Arizona, EUA, descobriram o que parecem ser dois buracos negros supermassivos orbitando-se um ao outro, no centro de uma galáxia. A existência de dois buracos negros gémeros já tinha sido postulada, mas para descobrir tal raro par, foi necessária a implementação de um tipo de pesquisa inovadora e sistemática.

Os buracos negros recém-identificados parecem estar separados por apenas 1/10 de um parsec - um décimo da distância da Terra à estrela mais próxima (que não o Sol). Esta descoberta do candidato mais provável a buraco negro binário poderá levar a uma maior compreensão de como os buracos negros se formam e evoluem no centro das galáxias. Os seus resultados foram publicados na edição desta semana da revista Nature.

Após a formação de uma galáxia, é improvável que um buraco negro supermassivo se forme no seu centro. Dado que muitas das galáxias se encontram em enxames galácticos, as galáxias individuais podem colidir umas com as outras à medida que orbitam o enxame. O mistério está em saber o que acontece a estes buracos negros centrais quando as galáxias colidem e em última análise se fundem. A teoria prevê que se orbitem um ao outro e que eventualmente se fundam num buraco negro ainda maior.

A assinatura de um buraco negro numa galáxia é já conhecida há muitos anos. O material "caíndo" para um buraco negro emite luz num comprimento de onda estreito, formando linhas de emissão que podem ser observadas quando a luz é dispersada num espectro. Estas linhas de emissão podem transportar informação acerca da velocidade e direcção do buraco negro e do material nele caíndo. Se existem aí dois buracos negros, estes orbitar-se-iam um ao outro antes de se fundir e teriam uma assinatura dupla e característica nas suas linhas de emissão. Esta assinatura foi agora descoberta.

O antigo director do NOAO, Todd Boroson e o astrónomo Tod Lauer, também do NOAO, usaram dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey), um telescópio com 2,5 metros em Apache Point, no sul do Novo México, para pesquisar esta característica assinatura de um buraco negro binário, entre 17.500 quasares descobertos pelo estudo. Conhecem-se mais de 100.000 quasares, a maioria dos quais descobertos pelo SDSS e a distâncias de milhares de milhões de anos-luz.

Os quasares são versões mais luminosas da classe geral de objectos conhecidos como galáxias activas, que podem ser cem vezes mais brilhantes que a nossa própria Via Láctea, e que são alimentadas pela acreção de material em buracos negros supermassivos no seus núcleos. A matéria caíndo para o buraco negro não entra directamente, mas orbita em torno do buraco negro formando um disco de acreção, tal como espuma de banho orbitando em torno do ralo.

Há muito que se pensa que todas as grandes galáxias devem ter um buraco negro supermassivo no seu centro e que algumas galáxias poderiam até dois ou mais buracos negros, pelo menos até que estes se fundam. Os buracos negros estariam tão perto uns dos outros que seria quase impossível observá-los separadamete, a eles ou aos seus discos de acreção. No entanto, a luz emitida dos discos de acreção, e a galáxia que contém o buraco negro, poderia ser identificável.

Boroson e Lauer tiveram que ter cuidado especial na eliminação da possibilidade que estariam a ver duas galáxias, cada com o seu próprio buraco negro, superimposto um sobre o outro. Para tentar eliminar esta possibilidade de superimposição, determinaram que os quasares teriam que estar à mesma distância, determinada pelo desvio para o vermelho, e que teria que haver uma assinatura de apenas uma galáxia.

Se os dois quasares fossem objectos independentes a diferentes distâncias, notar-se-ia que a assinatura espectral de ambas as galáxias teriam desvios para o vermelho diferentes, e por isso diferentes distâncias, embora estivessem na mesma linha de visão. A determinação da assinatura espectral foi de extrema importância, pois seria impossível observar as galáxias anfitriãs directamente contra o brilho do quasar.

"O conjunto duplo de linhas de emissão constitui provas bastantes conclusivas de dois buracos negros," afirma Boroson. "Se de facto esta fosse uma superimposição fortuita, um dos objectos deveria ser bastante invulgar. Um aspecto interessante acerca deste binário é que prevemos mudanças observáveis na sua velocidade daqui a poucos anos. Podemos testar a nossa teoria que o buraco negro duplo está embebido numa galáxia, ela própria o resultado de uma fusão de duas galáxias mais pequenas, cada uma com um dos dois buracos negros." O buraco negro mais pequeno tem uma massa 20 milhões de vezes a massa do Sol; o outro é 50 vezes maior, massas estas determinadas através das suas velocidades orbitais.

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Notícias relacionadas:
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Science
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Reuters
Scientific American
Science News
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The Register

NOAO:
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Wikipedia

Buracos negros supermassivos:
Wikipedia

Núcleos galácticos activos (NGAs):
Wikipedia
Astronomia em raios-X (Cambridge)