Astrônomos descobriram potencialmente o buraco negro mais massivo já detectado.
O behemoth cósmico está próximo do limite teórico superior do que é possível no universo e é 10.000 vezes mais pesado do que o buraco negro no centro da nossa própria galáxia, a Via Láctea.
Ele existe em uma das galáxias mais massivas já observadas – o Cosmic Horseshoe – que é tão grande que distorce o espaço-tempo e deforma a luz de uma galáxia de fundo em um enorme anel em forma de ferradura, conhecido como anel de Einstein.
O tamanho do buraco negro ultramassivo equivale a 36 bilhões de massas solares, segundo um novo artigo publicado em 7 de agosto na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Acredita-se que toda galáxia do universo tenha um buraco negro supermassivo em seu centro e que galáxias maiores abriguem buracos negros maiores, conhecidos como buracos negros ultramassivos.
“Este está entre os 10 buracos negros mais massivos já descobertos e possivelmente é o mais massivo,” disse o pesquisador Professor Thomas Collett, da Universidade de Portsmouth.
“A maioria das outras medições de massa de buracos negros são indiretas e têm incertezas consideráveis, portanto, realmente não sabemos ao certo qual é o maior. No entanto, temos muito mais certeza sobre a massa deste buraco negro graças ao nosso novo método.”
Os pesquisadores detectaram o buraco negro do Cosmic Horseshoe usando uma combinação de lente gravitacional e cinemática estelar (o estudo do movimento das estrelas dentro das galáxias e a velocidade e a maneira como se movem em torno dos buracos negros).
Esta última é considerada o padrão-ouro para medir as massas de buracos negros, mas não funciona muito bem fora do universo muito próximo, pois as galáxias aparecem muito pequenas no céu para resolver a região onde um buraco negro supermassivo ou ultramassivo está localizado.
Adicionar a lente gravitacional ajudou a equipe a “avançar muito mais para fora no universo,” disse o Professor Collett.
“Detectamos o efeito do buraco negro de duas maneiras – ele está alterando o caminho que a luz toma enquanto viaja perto do buraco negro e está fazendo com que as estrelas nas regiões internas de sua galáxia hospedeira se movam extremamente rápido (quase 400 km/s).
“Ao combinar essas duas medições, podemos ter total confiança de que o buraco negro é real.”
O pesquisador principal, o doutorando Carlos Melo, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) no Brasil, acrescentou: “Esta descoberta foi feita para um buraco negro ‘inativo’ – aquele que não está ativamente acumulando material no momento da observação.
“Sua detecção dependia puramente de sua imensa atração gravitacional e do efeito que tem em seu entorno.
“O que é particularmente empolgante é que esse método nos permite detectar e medir a massa desses buracos negros ultramassivos ocultos pelo universo, mesmo quando estão completamente silenciosos.”
O buraco negro do Cosmic Horseshoe está a uma longa distância da Terra, a cerca de 5 bilhões de anos-luz.
“Tipicamente, para sistemas tão remotos, medições de massa de buracos negros só são possíveis quando o buraco negro está ativo,” disse Melo. “Mas essas estimativas baseadas em acumulação muitas vezes vêm com incertezas significativas.
“Nossa abordagem, combinando lente gravitacional forte com dinâmica estelar, oferece uma medição mais direta e robusta, mesmo para esses sistemas distantes.”
A descoberta é significativa porque ajudará os astrônomos a entender a conexão entre buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras.
“Acreditamos que o tamanho de ambos está intimamente ligado,” acrescentou o Professor Collett, “porque quando as galáxias crescem, elas podem direcionar matéria para o buraco negro central.
“Parte dessa matéria faz o buraco negro crescer, mas muito dela brilha como uma fonte incrivelmente brilhante chamada quasar. Esses quasars despejam enormes quantidades de energia em suas galáxias hospedeiras, que impedem nuvens de gás de se condensarem e formarem novas estrelas.”
Nossa própria galáxia, a Via Láctea, abriga um buraco negro de 4 milhões de massas solares. Atualmente, ele não está crescendo rápido o suficiente para liberar energia como um quasar, mas sabemos que já fez isso no passado e pode fazer novamente no futuro.
A Galáxia de Andrômeda e nossa Via Láctea estão se movendo juntas e devem se fundir em cerca de 4,5 bilhões de anos, que é o momento mais provável para que nosso buraco negro supermassivo se torne um quasar novamente, segundo os pesquisadores.
Uma característica interessante do sistema Cosmic Horseshoe é que a galáxia hospedeira é um chamado grupo fóssil.
Os grupos fósseis são o estado final das estruturas mais massivas e ligadas gravitacionalmente do universo, surgindo quando colapsam em uma única galáxia extremamente massiva, sem companheiros brilhantes.
“É provável que todos os buracos negros supermassivos que estavam originalmente nas galáxias companheiras também tenham se fundido agora para formar o buraco negro ultramassivo que detectamos,” disse o Professor Collett.
“Portanto, estamos vendo o estado final da formação de galáxias e o estado final da formação de buracos negros.”
A descoberta do buraco negro do Cosmic Horseshoe foi um achado um tanto acidental. Ela ocorreu enquanto os pesquisadores estudavam a distribuição da matéria escura da galáxia na tentativa de aprender mais sobre a misteriosa substância hipotética.
Agora que perceberam que seu novo método funciona para buracos negros, esperam usar dados do telescópio espacial Euclid da Agência Espacial Europeia para detectar mais buracos negros supermassivos e seus hospedeiros, ajudando a entender como os buracos negros impedem as galáxias de formarem estrelas.
