Procura-se colossal buraco negro supermassivo

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Quase todas as grandes galáxias do Universo têm um buraco negro rugindo em seu centro (a Via Láctea tem o Sagitário A*). Quando duas elípticas gigantes se fundem, espera-se que seus buracos negros façam o mesmo e uma gigantesca singularidade supermassiva ocupe o centro da nova galáxia, mas os astrônomos não sabem onde está a que deveria preencher o centro da maior galáxia do aglomerado Abell 2261, a 2,7 bilhões de anos-luz da Terra.

Buracos negros acompanham o tamanho e a massa da galáxia hospedeira. O do centro do Abell 2261 deveria pesar 100 bilhões de vezes a massa do Sol (a massa do Sgr A* é de 4 bilhões de vezes a de nossa estrela); usando dados do Observatório de Raios X Chandra da NASA e do Telescópio Espacial Hubble coletados entre 1999 e 2004, os astrônomos haviam previsto sua existência.

A galáxia central do aglometado Abell 2261.Galáxia central do aglomerado Abell 2261.Fonte:  NASA/CXC/STScI/NAOJ/NSF/NOAO/KPNO/Divulgação 

Ao usar observações de 2018 do Chandra para comprovar sua existência veio a surpresa: não há nada no centro da galáxia. A equipe liderada pelo astrônomo Kayhan Gultekin chegou à conclusão mais lógica de que aquele que deveria ser um dos maiores buracos negros do Universo simplesmente não está lá.

Obviamente, se ele não está lá, tem de estar em algum lugar, e essa mudança de endereço pode ser o resultado de sua ejeção do centro da nova galáxia por conta do processo de fusão entre as duas galáxias que se chocaram.

Fusão colossal

A fusão de buracos negros gera uma enorme quantidade de ondulações no espaço-tempo. Se ondas gravitacionais forem mais propagadas em uma direção do que em outra, o novo buraco negro será enviado para longe do centro da galáxia na direção oposta, gerando o que em cosmologia é chamado de reversão de buraco negro.

Astrônomos já encontraram evidências da fusão de buracos negros menores, mas jamais em singularidades supermassivas. E não se sabe se elas se aproximam o suficiente para produzir ondas gravitacionais e se fundir.

No caso da galáxia no centro do aglomerado Abell 2261, foram achados indícios de que tal fusão realmente aconteceu. Dados das observações do Hubble e do telescópio terrestre Subaru revelaram que a nova galáxia tem um núcleo muito maior do que o esperado para seu tamanho e não é nele que está (também como esperado) a maior concentração de estrelas, e sim a mais de 2 mil anos-luz de distância.

Estrelas acompanham

Foram essas pistas que levaram a equipe do astrônomo Marc Postman, do Space Telescope Science Institute (STScI), a sugerir a fusão tanto das galáxias como de seus buracos negros, que seriam atraídos para o centro da galáxia recém-formada.

Mas, se a singularidade resultante da fusão dos dois fosse ejetada, lançaria também as estrelas para longe do centro da galáxia.

A explicação cobria todos os ângulos da hipótese, menos um: não havia a menor pista de onde estaria o buraco negro. O Hubble investigou três aglomerados de estrelas com possibilidades de terem acompanhado o buraco negro reverso em sua expulsão do núcleo. Somente um produziu evidências, mas tênues demais para sustentar uma resposta.

Se as emissões de rádio detectadas pelo observatório de radioastronomia Karl G. Jansky mostraram que os buracos negros se fundiram há 50 milhões de anos, não há pistas da singularidade resultante. Os astrônomos usaram o Chandra para procurar sinais de matéria aquecida quando engolida por um buraco negro e encontraram nada. Permanece a pergunta: onde ele está?