As menores galáxias têm buracos negros fora de ordem, mas os astrônomos sabem por quê
Nesta ilustração, um buraco negro massivo que é muito maior que os sistemas de massa estelar, mas mais leve que os buracos negros supermassivos, é descoberto em uma galáxia anã. O buraco negro não está localizado no centro da galáxia, que é um fenômeno visto apenas em galáxias anãs com formas/morfologias irregulares, provavelmente indicativo de uma fusão ou interação recente. (SOPHIA DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF)
Há uma década, não sabíamos se as galáxias anãs tinham buracos negros. Hoje, metade dos que vemos não estão onde esperávamos.
Normalmente, as galáxias têm buracos negros supermassivos de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol.
O buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, Sagitário A*, brilha intensamente em raios-X sempre que a matéria é devorada. Em comprimentos de onda mais longos de luz, do infravermelho ao rádio, podemos ver as estrelas individuais nesta porção mais interna da galáxia. As emissões de gás indicaram um buraco negro supermassivo de ~ 2,7 milhões de massas solares, mas observações aprimoradas de estrelas no centro galáctico revelaram uma massa de ~ 4 milhões de massas solares. (RAIO X: NASA/UMASS/D.WANG ET AL., IR: NASA/STSCI)
Até agora, eles sempre foram encontrados no centro da galáxia hospedeira, impulsionados por interações gravitacionais e dinâmicas astrofísicas.
Quando ocorre um grande número de interações gravitacionais entre sistemas estelares, uma estrela pode receber um chute grande o suficiente para ser ejetada de qualquer estrutura da qual faça parte, enquanto os objetos mais massivos acabam afundando nos centros dos sistemas vinculados. Para galáxias inteiras, esse processo leva buracos negros supermassivos em direção aos centros galácticos. (J. WALSH E Z. LEVAY, ESA/NASA)
Sua presença é detectável quando a matéria cai, causando atividade de emissão de rádio e raios-X.
O segundo maior buraco negro visto da Terra, aquele no centro da galáxia M87, é mostrado em três vistas aqui. No topo está o óptico do Hubble, no canto inferior esquerdo está o rádio do NRAO e no canto inferior direito está o raio-X do Chandra. Essas diferentes vistas têm diferentes resoluções dependendo da sensibilidade óptica, comprimento de onda da luz usada e tamanho dos espelhos do telescópio usados para observá-las. Todos esses são exemplos de radiação emitida das regiões ao redor dos buracos negros, demonstrando que os buracos negros não são tão negros, afinal. (TOP, ÓPTICO, TELESCÓPIO ESPACIAL HUBBLE / NASA / WIKISKY; INFERIOR ESQUERDO, RÁDIO, NRAO / VERY LARGE ARRAY (VLA); INFERIOR DIREITO, X-RAY, NASA / CHANDRA X-RAY TELESCOPE)
No entanto, espera-se que as galáxias anãs — muito menores e mais baixas em massa — tenham buracos negros medindo apenas ~ 10.000-1.000.000 massas solares.
A galáxia anã UGC 5340 está formando estrelas irregularmente, provavelmente devido a uma interação gravitacional com uma galáxia companheira que não é retratada aqui. As interações gravitacionais geralmente desencadeiam a formação de novas estrelas, levando ao colapso das nuvens de gás interiores. Galáxias anãs devem ter buracos negros de massa intermediária dentro delas: mais de dezenas de milhares de massas solares, mas menos de um milhão de massas solares. (NASA, ESA E EQUIPE LEGUS)
Sabe-se agora que mais de 100 galáxias anãs possuem esses buracos negros, com o primeiro verificado descoberto em 2011 .
Quando grandes fusões de galáxias de tamanho semelhante ocorrem no Universo, elas formam novas estrelas a partir do gás hidrogênio e hélio presentes dentro delas. Isso pode resultar em taxas severamente aumentadas de formação de estrelas, semelhante ao que observamos dentro da galáxia vizinha Henize 2–10, localizada a 30 milhões de anos-luz de distância. Esta é a primeira galáxia anã a ser encontrada com um buraco negro muito massivo, mas não supermassivo em seu interior. (RAIO-X (NASA/CXC/VIRGINIA/A.REINES ET AL); RÁDIO (NRAO/AUI/NSF); ÓPTICO (NASA/STSCI))
No entanto, apenas encontrar emissões de rádio não é suficiente: buracos negros ativos e rajadas de formação de estrelas podem criar esse sinal.
A galáxia anã UGCA 281, mostrada aqui como fotografada pelo Hubble no visível e ultravioleta, está formando rapidamente novas estrelas. Emissões de rádio provenientes de galáxias podem indicar a presença de um buraco negro massivo de alimentação ou, como é o caso aqui, uma região de formação estelar ativa. (NASA, ESA E EQUIPE LEGUS)
Pesquisadores liderados pela Dra. Amy Reines acaba de realizar a primeira pesquisa de rádio em larga escala procurando buracos negros em galáxias anãs.
Uma pequena seção do Karl Jansky Very Large Array, um dos maiores e mais poderosos conjuntos de radiotelescópios do mundo. As capacidades de rádio deste array, em termos de resolução e sensibilidade, o colocam entre os 2 ou 3 melhores arrays em todo o mundo. (JOÃO FOWLER)
Usando o Very Large Array, sua equipe pesquisou 111 galáxias anãs e encontrou 13 delas que mostravam evidências de buracos negros massivos.
Imagens de luz visível de galáxias que as observações do VLA mostraram ter buracos negros maciços. A ilustração central é a concepção do artista do disco giratório de material caindo em um buraco negro e os jatos de material impulsionados para fora. (SOPHIA DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF; PESQUISA DE DECALQUES; CTIO)
Notavelmente, aproximadamente metade dos buracos negros não estavam localizados nos centros da galáxia, mas estavam significativamente fora de ordem .
Essas 13 galáxias, das 111 candidatas fotografadas pelo VLA, todas mostram evidências de um buraco negro maciço ativo em seu interior. Apenas aproximadamente metade dessas galáxias tem a localização do buraco negro alinhada com o centro físico da galáxia. (A. E. REINES ET AL. (2019), ARXIV: 1909.04670)
A razão é simples, mas fascinante: as galáxias silenciosas têm buracos negros centrados, mas as galáxias em fusão/interação os têm fora do centro.
6 das 13 galáxias anãs fotografadas do estudo VLA mostram um deslocamento significativo do centro na localização do buraco negro. Todas essas galáxias mostram evidências em sua morfologia de uma recente fusão ou interação gravitacional com uma galáxia companheira. (A. E. REINES ET AL. (2019), ARXIV: 1909.04670)
Talvez, quando eles terminarem de se estabelecer, seus buracos negros estejam centrados afinal.
Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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