A concepção do artista mostra dois buracos negros supermassivos, semelhantes aos observados por pesquisadores da UNM, orbitando um ao outro a mais de 750 milhões de anos-luz da Terra. Crédito:Joshua Valenzuela / UNM
Pela primeira vez, astrônomos da Universidade do Novo México dizem que foram capazes de observar e medir o movimento orbital entre dois buracos negros supermassivos a centenas de milhões de anos-luz da Terra - uma descoberta que está sendo feita há mais de uma década.
A estudante de pós-graduação do Departamento de Física e Astronomia da UNM, Karishma Bansal, é a primeira autora do artigo, 'Restringindo a órbita do buraco negro supermassivo binário 0402 + 379', publicado recentemente em The Astrophysical Journal . Ela, junto com o professor Greg Taylor da UNM e colegas em Stanford, o Observatório Naval dos EUA e o Observatório Gemini, estudam a interação entre esses buracos negros há 12 anos.
"Por muito tempo, estivemos olhando para o espaço para tentar encontrar um par desses buracos negros supermassivos orbitando como resultado da fusão de duas galáxias, "disse Taylor." Mesmo que tenhamos teorizado que isso deveria estar acontecendo, ninguém nunca tinha visto até agora. "
No início de 2016, uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo um ex-aluno da UNM, trabalhando no projeto LIGO detectou a existência de ondas gravitacionais, confirmando a previsão de 100 anos de Albert Einstein e surpreendendo a comunidade científica. Essas ondas gravitacionais foram o resultado de dois buracos negros de massa estelar (massa solar de ~ 30) colidindo no espaço dentro do tempo de Hubble. Agora, graças a esta última pesquisa, os cientistas poderão começar a entender o que leva à fusão de buracos negros supermassivos que cria ondulações no tecido do espaço-tempo e começar a aprender mais sobre a evolução das galáxias e o papel que esses buracos negros desempenham nela.
Usando o Very Long Baseline Array (VLBA), um sistema composto por 10 radiotelescópios nos EUA e operado em Socorro, N.M., pesquisadores foram capazes de observar várias frequências de sinais de rádio emitidos por esses buracos negros supermassivos (SMBH). Hora extra, os astrônomos foram essencialmente capazes de traçar sua trajetória e confirmá-la como um sistema binário visual. Em outras palavras, eles observaram esses buracos negros em órbita uns com os outros.
Mapa VLBA da rádio galáxia 0402 + 379 a 15 GHz. Ele hospeda dois buracos negros supermassivos em seu centro, sendo denotado como C1 e C2. Crédito:UNM
"Quando o Dr. Taylor me deu esses dados, eu estava começando a aprender como imaginá-los e entendê-los, "disse Bansal." E, como descobri que havia dados que remontam a 2003, nós o traçamos e determinamos que eles estão orbitando um ao outro. É muito emocionante. "
Para Taylor, a descoberta é resultado de mais de 20 anos de trabalho e um feito incrível, dada a precisão necessária para realizar essas medições. A cerca de 750 milhões de anos-luz da Terra, a galáxia chamada 0402 + 379 e os buracos negros supermassivos dentro dela, estão incrivelmente distantes; mas também estão a uma distância perfeita da Terra e uns dos outros para serem observados.
Bansal diz que esses buracos negros supermassivos têm uma massa combinada de 15 bilhões de vezes a do nosso sol, ou 15 bilhões de massas solares. O tamanho inacreditável desses buracos negros significa que seu período orbital é de cerca de 24, 000 anos, então, embora a equipe os tenha observado por mais de uma década, eles ainda não viram a menor curvatura em sua órbita.
Um mapa VLBA de cor falsa da rádio galáxia 0402 + 379 a 15 GHz. Ele hospeda dois buracos negros supermassivos em seu centro, sendo representado por discos de acreção com jatos gêmeos. Crédito:UNM
"Se você imaginar um caracol no recém-descoberto planeta semelhante à Terra orbitando Proxima Centauri - a 4,243 anos-luz de distância - movendo-se a 1 cm por segundo, esse é o movimento angular que estamos resolvendo aqui, "disse Roger W. Romani, professor de física da Universidade de Stanford e membro da equipe de pesquisa.
"O que conseguimos fazer é uma verdadeira conquista técnica ao longo deste período de 12 anos usando o VLBA para alcançar resolução e precisão suficientes na astrometria para realmente ver a órbita acontecendo, "disse Taylor." É um pouco de triunfo em tecnologia ter sido capaz de fazer isso. "
Embora a realização técnica dessa descoberta seja realmente incrível, Bansal e Taylor dizem que a pesquisa também pode nos ensinar muito sobre o universo, de onde vêm as galáxias e para onde estão indo.
"As órbitas das estrelas binárias forneceram grandes percepções sobre as estrelas, "disse Bob Zavala, um astrônomo do Observatório Naval dos EUA. "Agora poderemos usar técnicas semelhantes para entender buracos negros supermassivos e as galáxias em que residem."
Imagem VLBA da região central da galáxia 0402 + 379, mostrando os dois núcleos, rotulados C1 e C2, identificados como um par de buracos negros supermassivos orbitando um ao redor do outro. Crédito:Bansal et al., NRAO / AUI / NSF
Continuar a observar a órbita e a interação desses dois buracos negros supermassivos também pode nos ajudar a compreender melhor como será o futuro de nossa galáxia. Agora mesmo, a galáxia de Andrômeda, que também tem um SMBH em seu centro, está a caminho de colidir com nossa Via Láctea, significando que o evento que Bansal e Taylor estão observando atualmente, pode ocorrer em nossa galáxia em alguns bilhões de anos.
"Os buracos negros supermassivos têm muita influência nas estrelas ao seu redor e no crescimento e evolução da galáxia, "explicou Taylor." Então, entender mais sobre eles e o que acontece quando eles se fundem pode ser importante para nossa compreensão do universo. "
Bansal diz que a equipe de pesquisa fará outra observação desse sistema em três ou quatro anos para confirmar o movimento e obter uma órbita precisa. Enquanto isso, a equipe espera que esta descoberta incentive o trabalho relacionado de astrônomos ao redor do mundo.
