AVANÇO NA DECIFRAÇÃO DO NASCIMENTO DE BURACOS NEGROS SUPERMASSIVOS 21 de julho de 2020
O "Fantasma de Mirach" à esquerda, visto através do Telescópio Espacial Hubble. À direita, dados do ALMA revelam detalhes sem precedentes de gás rodopiante na mesma região.
Crédito: Universidade de Cardiff
Uma equipa de investigação liderada por cientistas da Universidade de Cardiff diz que está mais perto de entender como os buracos negros supermassivos nascem, graças a uma nova técnica que lhes permitiu ampliar um destes objetos cósmicos enigmáticos com detalhes sem precedentes.
Os cientistas não sabem ao certo se os buracos negros supermassivos se formaram em condições extremas logo após o Big Bang, ou num processo chamado de "colapso direto", ou foram cultivados muito mais tarde a partir de "sementes" de buracos negros que resultam da morte de estrelas massivas.
Caso o primeiro método fosse verdadeiro, os buracos negros supermassivos nasceriam com massas extremamente elevadas - centenas de milhares a milhões de vezes mais massivos do que o nosso Sol - e teriam um tamanho mínimo fixo.
Se o último caso fosse verdadeiro, então os buracos negros supermassivos começariam relativamente pequenos, com cerca de 100 vezes a massa do nosso Sol, e continuariam a crescer com o tempo, alimentando-se das estrelas e nuvens de gás que vivem em seu redor.
Os astrónomos há muito que se esforçam para encontrar os buracos negros supermassivos de menor massa, que são os elos perdidos necessários para decifrar este problema.
Num estudo publicado a semana passada, uma equipa expandiu os limites, revelando um dos buracos negros supermassivos de menor massa já observados no centro de uma galáxia próxima, com menos de um milhão de vezes a massa do nosso Sol.
O buraco negro supermassivo vive numa galáxia conhecida como "Fantasma de Mirach" (NGC 404), devido à sua proximidade relativa com uma estrela muito brilhante chamada Mirach, dando-lhe uma sombra fantasmagórica.
As descobertas foram feitas usando uma nova técnica e com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), um radiotelescópio de última geração situado no alto do planalto de Chajnantor, nos Andes Chilenos, usado para estudar a luz de alguns dos objetos mais frios do Universo.
"O buraco negro supermassivo na galáxia 'Fantasma de Mirach' parece ter uma massa dentro do intervalo previsto pelos modelos de 'colapso direto'", disse o Dr. Tim Davis, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff.
"Sabemos que está atualmente ativo e a engolir gás, de modo que alguns dos modelos mais extremos de 'colapso direto', que apenas produzem buracos negros supermassivos de massa elevada, não podem ser verdadeiros."
Os buracos negros são objetos que colapsaram sob o peso da gravidade, deixando para trás regiões pequenas, mas incrivelmente densas, do espaço das quais nada pode escapar, nem mesmo a luz.
Os buracos negros supermassivos são o maior tipo de buraco negro, com centenas de milhares, se não milhares de milhões de vezes a massa do Sol.
Pensa-se que quase todas as galáxias grandes, como por exemplo a nossa Via Láctea, contenham um buraco negro supermassivo localizado no seu centro.
"Os buracos negros supermassivos também foram encontrados em galáxias muito distantes, como apareciam apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang," disse o Dr. Marc Sarzi, membro da equipa do Dr. Davis, do Observatório e Planetário Armagh.
"Isto sugere que pelo menos alguns dos buracos negros supermassivos podem ter crescido para massas gigantescas em pouco tempo, o que é difícil de explicar de acordo com modelos para a formação e evolução das galáxias."
"Todos os buracos negros crescem à medida que engolem nuvens de gás e perturbam estrelas que se aventuram demasiado perto deles, mas alguns têm vidas mais ativas do que outros."
"A procura pelos buracos negros supermassivos mais pequenos, nas galáxias mais próximas, pode, portanto, ajudar-nos a revelar como os buracos negros supermassivos começam," continuou o Dr. Sarzi.
No seu estudo, a equipa internacional usou novas técnicas para ampliar ainda mais o coração de uma pequena galáxia próxima, de nome NGC 404, permitindo observar as nuvens rodopiantes de gás que rodeiam o buraco negro supermassivo no seu centro.
O telescópio ALMA permitiu que a equipa resolvesse as nuvens de gás no coração da galáxia, revelando detalhes com apenas 1,5 anos-luz de diâmetro, tornando este num dos mapas de gás com mais alta resolução já obtidos para outra galáxia.
A capacidade de observar esta galáxia com tão alta resolução permitiu que a equipa superasse os resultados conflituantes de uma década e revelasse a verdadeira natureza do buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
"O nosso estudo demonstra que, com esta nova técnica, podemos realmente começar a explorar as propriedades e as origens destes objetos misteriosos," continuou o Dr. Davis.
"Se existe uma massa mínima para os buracos negros supermassivos, ainda não a encontrámos."
Os resultados do estudo foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
