Os enormes buracos negros recém-descobertos residem em galáxias anãs, onde a sua radiação compete com a luz de jovens estrelas abundantes.
Crédito: NASA & ESA/Hubble, impressão de artista do jato do buraco negro por M. Polimera
Cientistas da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, liderados pela equipa de estudantes universitários Sheila Kannappan e Mugdha Polimera, encontraram um tesouro anteriormente ignorado de enormes buracos negros em galáxias anãs que fornecem um vislumbre da história de vida do buraco negro supermassivo no centro da nossa própria Galáxia, a Via Láctea. Os achados foram publicados no passado dia 24 de maio na revista The Astrophysical Journal.
"Os buracos negros que encontrámos são os blocos básicos de construção dos buracos negros supermassivos como o da nossa própria Via Láctea," disse Kannapan. "Há tanto que queremos aprender sobre eles."
Como uma galáxia espiral gigante, pensa-se que a Via Láctea tenha sido construída a partir da fusão de muitas galáxias anãs mais pequenas. Cada anã que é atraída pode trazer consigo um buraco negro central massivo, com dezenas ou centenas de milhares de vezes a massa do nosso Sol, potencialmente destinado a ser engolido pelo buraco negro central supermassivo da Via Láctea. Mas quantas vezes as galáxias anãs contêm um buraco negro massivo é desconhecido, deixando uma falha fundamental na compreensão de como os buracos negros e as galáxias evoluem em conjunto.
"Este resultado realmente fez-me perder a cabeça porque estes buracos negros estavam anteriormente escondidos à vista de todos," disse Polimera. "Os buracos negros são um tema fascinante..., mas há ainda a questão persistente: de onde vêm tais buracos negros supermassivos? O nosso trabalho é um pequeno passo mais próximo de responder a essa questão."
Kannapan comparou a sua descoberta do buraco negro a pirilampos.
"Tal como os pirilampos, só vemos buracos negros quando estão iluminados - quando estão a crescer - e os iluminados dão-nos uma pista de quantos não conseguimos ver," disse ela.
Alegações extraordinárias e evidências extraordinárias
A investigação, financiada em parte pela NSF (National Science Foundation), usou dados para galáxias em dois levantamentos internacionais que Kannapan lidera - o RESOLVE (REsolved Spectroscopy Of a Local VolumE) e o ECO (Environmental COntext Catalog) - para avaliar a presença destes buracos negros crescentes. Estes levantamentos incluem dados ultravioleta e de rádio, ideias para estudar a formação das estrelas; a maioria dos levantamentos astronómicos selecionam amostras que favorecem galáxias grandes e brilhantes, mas os levantamentos de Kannapan são inventários completos de grandes volumes do Universo atual em que as galáxias anãs são abundantes.
Kannapan e os seus estudantes perceberam que os dados espectroscópicos utilizados para avaliar a presença de um buraco negro crescente seriam muitas vezes ambíguos da mesma forma específica para as galáxias anãs. Estas galáxias eram tipicamente expulsas dos levantamentos e a ambiguidade era ignorada. Mas esta ambiguidade despertou a curiosidade de Kannapan. Ela suspeitava que tendo em conta duas propriedades típicas das galáxias anãs - a sua composição elementar mais primordial (principalmente hidrogénio e hélio) e o seu elevado ritmo de formação estelar - poderia resolver a ambiguidade em favor da presença de um buraco negro crescente.
Um professor de astrofísica na Universidade de Elon, Chris Richardson, forneceu simulações teóricas que confirmaram esta suspeita: a ambiguidade observada é exatamente o que as simulações preveem para uma composição primordial, uma galáxia anã altamente formadora de estrelas contendo um buraco negro massivo em crescimento. A etapa final da investigação envolveu a procura de galáxias por parte de Polimera nos levantamentos que corresponderam exatamente aos critérios - resultando na descoberta de que os buracos negros massivos e crescentes são mais comuns nas galáxias anãs do que se pensava anteriormente.
A incapacidade de ver um buraco negro contribui para a complexidade do seu estudo. Ao invés, os cientistas devem observar os buracos negros com base nas atividades que ocorrem à sua volta através da atração gravitacional. No entanto, este tipo de atividade do buraco negro pode ser difícil de desenredar de uma atividade semelhante de estrelas jovens e brilhantes.
"Ficámos todos nervosos," disse Polimera. "A primeira questão que me veio à cabeça foi: será que nos escapou uma maneira em que a formação estelar extrema, por si só, poderia explicar estas galáxias?"
A resposta foi um retumbante não.
"Ficámos com este resultado que é chocante," disse Kannapan. "Mugdha fez um trabalho magistral com os dados... ela pesquisou exaustivamente todas as outras explicações possíveis," disse Kannapan sobre os resultados. "As afirmações extraordinárias exigem provas extraordinárias... ela passou anos a investigar exaustivamente explicações alternativas, apenas para ser obrigada a concluir que a população recentemente identificada de buracos negros massivos e em crescimento é real."
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