No espaço, buracos negros aparecem em diferentes tamanhos e massas. O registro agora é mantido por um espécime no aglomerado de galáxias Abell 85, onde um buraco negro ultra-massivo com 40 bilhões de vezes a massa do nosso Sol fica no meio da galáxia central Holm 15A. Astrônomos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre e do Observatório da Universidade de Munique descobriram isso avaliando dados fotométricos do Observatório Wendelstein, bem como novas observações espectrais com o Very Large Telescope.

Mesmo que a galáxia central do aglomerado Abell 85 tenha a enorme massa visível de cerca de 2 trilhões (10 ¹² ) massas solares em estrelas, o centro da galáxia é extremamente difuso e tênue. É por isso que um grupo conjunto de astrônomos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) e do Observatório da Universidade de Munique (USM) se interessou pela galáxia. Esta região central difusa da galáxia é quase tão grande quanto a Grande Nuvem de Magalhães, e esta foi uma pista suspeita para a presença de um buraco negro com uma massa muito alta.

O aglomerado de galáxias Abell 85, que consiste em mais de 500 galáxias individuais, está a uma distância de 700 milhões de anos-luz da Terra, duas vezes a distância para medições de massa de buracos negros diretos anteriores. "Existem apenas algumas dezenas de medições diretas de massa de buracos negros supermassivos, e nunca antes foi tentado a tal distância, "explica o cientista da MPE Jens Thomas, quem conduziu o estudo. "Mas já tínhamos alguma ideia do tamanho do Buraco Negro nesta galáxia em particular, então tentamos. "

Os novos dados obtidos no observatório USM Wendelstein da Ludwig-Maximilians-University e com o instrumento MUSE no VLT permitiram que a equipe realizasse uma estimativa de massa baseada diretamente nos movimentos estelares ao redor do centro da galáxia. Com uma massa de 40 bilhões de massas solares, este é o buraco negro mais massivo conhecido hoje no universo local. "Isso é várias vezes maior do que o esperado de medições indiretas, como a massa estelar ou a velocidade de dispersão da galáxia, "diz Roberto Saglia, cientista sênior MPE e palestrante da LMU.

O perfil de luz da galáxia mostra um centro com um brilho superficial extremamente baixo e muito difuso, muito mais tênue do que em outras galáxias elípticas. "O perfil de luz no núcleo interno também é muito plano, "explica o estudante de doutorado da USM Kianusch Mehrgan, quem realizou a análise dos dados. "Isso significa que a maioria das estrelas no centro deve ter sido expulsa devido a interações em fusões anteriores."

Na visão comumente aceita, os núcleos nessas enormes galáxias elípticas se formam através da chamada "limpeza do núcleo":em uma fusão entre duas galáxias, as interações gravitacionais entre sua fusão, buracos negros centrais levam a estilingues gravitacionais que ejetam estrelas em órbitas predominantemente radiais do centro da galáxia remanescente. Se não houver gás no centro para formar novas estrelas - como nas galáxias mais jovens - isso leva a um núcleo esgotado.

"A mais nova geração de simulações de computador de fusões de galáxias nos deu previsões que realmente correspondem às propriedades observadas muito bem, "afirma Jens Thomas, quem também forneceu os modelos dinâmicos. "Essas simulações incluem interações entre estrelas e um buraco negro binário, mas o ingrediente crucial são duas galáxias elípticas que já têm núcleos esgotados. Isso significa que a forma do perfil de luz e as trajetórias das estrelas contêm informações arqueológicas valiosas sobre as circunstâncias específicas da formação do núcleo nesta galáxia, bem como outras galáxias muito massivas. "

Contudo, mesmo com esta história de fusão incomum, os cientistas puderam estabelecer uma relação nova e robusta entre a massa do buraco negro e o brilho da superfície da galáxia:a cada fusão, o buraco negro ganha massa e o centro da galáxia perde estrelas. Os astrônomos poderiam usar esta relação para estimativas de massa de buracos negros em galáxias mais distantes, onde as medições diretas dos movimentos estelares perto o suficiente do buraco negro não são possíveis.