Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill encontrou um tesouro anteriormente esquecido de enormes buracos negros em galáxias anãs. Os buracos negros recém-descobertos oferecem um vislumbre da história de vida do buraco negro supermassivo no centro de nossa própria Via Láctea.
Como uma galáxia espiral gigante, acredita-se que a Via Láctea tenha sido construída a partir de fusões de muitas galáxias anãs menores. Por exemplo, as Nuvens de Magalhães vistas no céu do sul são galáxias anãs que se fundirão na Via Láctea. Cada anão que cai pode trazer consigo um buraco negro massivo central, dezenas ou centenas de milhares de vezes a massa do nosso Sol, potencialmente destinado a ser engolido pelo buraco negro supermassivo central da Via Láctea.

Mas a frequência com que as galáxias anãs contêm um buraco negro massivo é desconhecida, deixando uma lacuna importante em nossa compreensão de como buracos negros e galáxias crescem juntos. Nova pesquisa publicada no Astrophysical Journal ajuda a preencher essa lacuna, revelando que buracos negros maciços são muitas vezes mais comuns em galáxias anãs do que se pensava anteriormente.

"Este resultado realmente me surpreendeu porque esses buracos negros estavam anteriormente escondidos à vista de todos", disse Mugdha Polimera, principal autor do estudo e Ph.D da UNC-Chapel Hill. aluna.

Enviando mensagens mistas

Os buracos negros são normalmente detectados quando estão crescendo ativamente ingerindo gás e poeira estelar girando em torno deles, o que os faz brilhar intensamente.

UNC-Chapel Hill Professora Sheila Kannappan, Ph.D da Polimera. consultor e coautor do estudo, comparou buracos negros a vaga-lumes.

"Assim como os vaga-lumes, vemos os buracos negros apenas quando estão iluminados - quando estão crescendo - e os iluminados nos dão uma pista de quantos não podemos ver."

O problema é que, enquanto os buracos negros em crescimento brilham com radiação distinta de alta energia, as jovens estrelas recém-nascidas também podem. Tradicionalmente, os astrônomos diferenciam buracos negros crescentes da formação de novas estrelas usando testes de diagnóstico que dependem de características detalhadas da luz visível de cada galáxia quando espalhadas em um espectro como um arco-íris.

O caminho para a descoberta começou quando estudantes de graduação que trabalhavam com Kannappan tentaram aplicar esses testes tradicionais a dados de pesquisa de galáxias. A equipe percebeu que algumas das galáxias estavam enviando mensagens contraditórias – dois testes indicariam o crescimento de buracos negros, mas um terceiro indicaria apenas a formação de estrelas.

“Trabalhos anteriores haviam rejeitado casos ambíguos como esses da análise estatística, mas eu tinha um palpite de que eles poderiam ser buracos negros não descobertos em galáxias anãs”, disse Kannappan. Ela suspeitava que o terceiro teste, às vezes contraditório, fosse mais sensível que os outros dois às propriedades típicas das anãs:sua composição elementar simples (principalmente hidrogênio e hélio primordial do Big Bang) e sua alta taxa de formação de novas estrelas.

O coautor do estudo, Chris Richardson, professor associado da Elon University, confirmou com simulações teóricas que os resultados do teste de mensagens mistas correspondiam exatamente ao que a teoria predizia para uma galáxia anã de composição primordial e altamente formadora de estrelas contendo um buraco negro massivo em crescimento. “O fato de minhas simulações se alinharem com o que o grupo Kannappan descobriu me deixou animado para explorar as implicações de como as galáxias evoluem”, disse Richardson.

Um censo de buracos negros em crescimento

A Polimera assumiu o desafio de construir um novo censo de buracos negros em crescimento, com atenção aos tipos de mensagens tradicionais e mistas. Ela obteve medições publicadas de características espectrais de luz visível para testar buracos negros em milhares de galáxias encontradas em duas pesquisas lideradas por Kannappan, RESOLVE e ECO. Esses levantamentos incluem dados ultravioleta e de rádio ideais para estudar a formação de estrelas, e têm um design incomum:enquanto a maioria dos levantamentos astronômicos seleciona amostras que favorecem galáxias grandes e brilhantes, RESOLVE e ECO são inventários completos de enormes volumes do universo atual em que galáxias anãs são abundantes.

“Era importante para mim que não viéssemos nossa busca de buracos negros em direção a galáxias anãs”, disse Polimera. "Mas ao analisar todo o censo, descobri que o novo tipo de buracos negros em crescimento quase sempre aparecia em anões. Fiquei surpreso com os números quando os vi pela primeira vez."

Mais de 80% de todos os buracos negros em crescimento que ela encontrou em galáxias anãs pertenciam ao novo tipo.

O resultado parecia bom demais. "Todos nós ficamos nervosos", disse Polimera. “A primeira pergunta que me veio à mente foi:perdemos uma maneira pela qual a formação estelar extrema sozinha poderia explicar essas galáxias?” Ela liderou uma busca exaustiva por explicações alternativas envolvendo formação de estrelas, incertezas de modelagem ou astrofísica exótica. No final, a equipe foi forçada a concluir que os buracos negros recém-identificados eram reais.

"Ainda estamos nos beliscando", disse Kannappan. "Estamos empolgados em buscar um zilhão de idéias de acompanhamento. Os buracos negros que encontramos são os blocos de construção básicos de buracos negros supermassivos como o da nossa Via Láctea. Há muito que queremos aprender sobre eles." + Explorar mais

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