12/01/2023 - 6:40
Dois buracos negros supermassivos estão a caminho de um choque de proporções cataclísmicas. O recém-descoberto par descoberto é o que está mais próximo de uma colisão já visto, anunciaram astrônomos em 9 de janeiro em uma reunião da American Astronomical Society em Seattle e em um artigo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
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Embora próximos em termos cosmológicos, a apenas 750 anos-luz de distância, esses buracos negros ainda levarão algumas centenas de milhões de anos para se fundir. Enquanto isso, a descoberta dos astrônomos fornece uma estimativa melhor de quantos buracos negros supermassivos também estão prestes a colidir no universo.
Essa contagem aprimorada ajudará os cientistas a ouvir as ondulações intensas no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais, as maiores das quais são produtos de buracos negros supermassivos próximos à colisão após fusões de galáxias. A detecção desse fundo de onda gravitacional melhorará as estimativas de quantas galáxias colidiram e se fundiram na história do universo.
A curta distância entre os buracos negros recém-descobertos “está bem próxima do limite do que podemos detectar, e é por isso que isso é tão empolgante”, disse a coautora do estudo Chiara Mingarelli, pesquisadora associada do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron em Nova York (EUA).
Concepção artística de uma fusão de galáxias em estágio avançado e seus dois buracos negros centrais recém-descobertos. Os buracos negros binários são os mais próximos já observados em vários comprimentos de onda. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Koss et al (Eureka Scientific), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Múltiplas observações
Devido à pequena separação entre os buracos negros, os astrônomos só conseguiram diferenciar os dois objetos combinando muitas observações de sete telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da Nasa/ESA. (Embora os buracos negros supermassivos não sejam diretamente visíveis através de um telescópio óptico, eles são cercados por feixes brilhantes de estrelas luminosas e gás quente atraídos por sua atração gravitacional.)
Os astrônomos encontraram o par rapidamente assim que começaram a procurar, o que significa que buracos negros supermassivos próximos “são provavelmente mais comuns do que pensamos, já que encontramos esses dois e não precisamos procurar muito para encontrá-los”, afirmou Mingarelli.
Os recém-identificados buracos negros supermassivos habitam uma mistura de duas galáxias que colidiram a cerca de 480 milhões de anos-luz da Terra. Buracos negros gigantescos vivem no coração da maioria das galáxias, crescendo ao devorar gás, poeira, estrelas e até mesmo outros buracos negros ao seu redor. Os dois buracos negros supermassivos identificados neste estudo são verdadeiros pesos-pesados: eles atingem 200 milhões e 125 milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Colisão galáctica
Os buracos negros se encontraram quando suas galáxias hospedeiras colidiram umas com as outras. Posteriormente, eles começarão a circular um ao outro, com a órbita se estreitando à medida que o gás e as estrelas passam entre os dois buracos negros e roubam energia orbital. Em última análise, os buracos negros começarão a produzir ondas gravitacionais muito mais fortes do que qualquer outra detectada anteriormente, antes de colidirem entre si para formar um buraco negro de tamanho imenso.
Observações anteriores das galáxias em fusão viram apenas um único buraco negro supermassivo: como os dois objetos estão tão próximos, os cientistas não conseguiram diferenciá-los definitivamente usando um único telescópio. A nova pesquisa, liderada por Michael J. Koss, da Eureka Scientific em Oakland, Califórnia, combinou 12 observações feitas em sete telescópios na Terra e em órbita. Embora nenhuma observação única tenha sido suficiente para confirmar sua existência, os dados combinados revelaram conclusivamente dois buracos negros distintos.
População surpreendentemente alta
“É importante que, com todas essas imagens diferentes, você obtenha a mesma história – que existem dois buracos negros”, disse Mingarelli, ao comparar esta nova pesquisa de observação múltipla com esforços anteriores. “É aqui que outros estudos [de buracos negros supermassivos próximos] falharam no passado. Quando as pessoas os acompanharam, descobriu-se que havia apenas um buraco negro. [Desta vez] temos muitas observações, todas em acordo.”
Mingarelli e Andrew Casey-Clyde, cientista visitante do Instituto Flatiron, usaram as novas observações para estimar a população do universo de buracos negros supermassivos em fusão. Os dois descobriram que essa população “pode ser surpreendentemente alta”, observou ela. A dupla prevê que existe uma abundância de pares de buracos negros supermassivos, gerando uma grande quantidade de ondas gravitacionais ultrafortes. Todo esse clamor deve resultar em uma alta onda gravitacional de fundo muito mais fácil de detectar do que se a população fosse menor. Para Mingarelli, portanto, a primeira detecção do ruído de fundo das ondas gravitacionais, portanto, pode ocorrer “muito em breve”.
