Astrônomos avistam dois buracos negros supermassivos em rota de colisão

Dec 01 2021

A galáxia NGC 7727 (à direita) e uma visão ampliada (à esquerda) mostrando os dois núcleos galácticos que contêm os buracos negros supermassivos. Através de um telescópio padrão, a galáxia próxima NGC 7727 parece uma erva daninha flutuando no céu noturno.

A galáxia NGC 7727 (à direita) e uma visão ampliada (à esquerda) mostrando os dois núcleos galácticos que contêm os buracos negros supermassivos.

Através de um telescópio padrão, a galáxia próxima NGC 7727 parece uma erva daninha flutuando no céu noturno. Mas dentro dele estão dois buracos negros supermassivos começando uma dança que terminará com sua fusão violenta. Como uma equipe de astrônomos descobriu recentemente, esses objetos estão mais próximos da Terra do que qualquer outro par supermassivo.

Um dos buracos negros tem 6,3 milhões de vezes a massa do Sol, enquanto o outro tem colossais 154 milhões de massas solares. A dupla está localizada a 89 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Aquário. A equipe determinou as massas dos objetos estudando como sua atração gravitacional afetava as estrelas em sua vizinhança.

Buracos negros supermassivos espreitam no centro das galáxias - nossa própria galáxia hospeda Sagitário A *, um buraco negro de massa solar de aproximadamente 4 milhões a 26.000 anos-luz da Terra. Quando duas galáxias se fundem, os buracos negros acabam circulando um ao outro e, eventualmente, se fundem. Essas fusões de buracos negros são alguns dos fenômenos astrofísicos mais violentos do universo e geram as ondas gravitacionais famosamente previstas por Einstein e observadas pela primeira vez pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) em 2015.

A proximidade do par NGC 7727 tirou o par recorde anterior da água interestelar - esse par estava a 470 milhões de anos-luz de nós. A pesquisa da equipe está definida para publicação na Astronomy & Astrophysics.

“Assim que os buracos negros ficarem muito mais próximos uns dos outros, eles se tornarão gravitacionalmente ligados e orbitarão um ao outro”, disse a principal autora do estudo, Karina Voggel, em um e-mail para o Gizmodo. “Isso é teoricamente observável, mas este estágio na evolução do buraco negro dura apenas um curto período de tempo em uma escala de tempo cósmica, e até agora não o observamos.” Voggel, um astrônomo da Universidade de Estrasburgo, na França, disse que relíquias desconhecidas da fusão de galáxias como essa poderiam aumentar o número total de buracos negros supermassivos em até 30%.

“Atualmente, o LIGO pode detectar eventos de ondas gravitacionais de buracos negros que se fundem com algumas vezes a massa do nosso Sol”, acrescentou Voggel. “Quando a missão espacial LISA estiver online em alguns anos, seremos capazes de detectar também os eventos de ondas gravitacionais da fusão desses buracos negros supermassivos.”

Enquanto a galáxia é visível através de um telescópio normal, quando vista através do Very Large Telescope do European Southern Observatory pode-se ver pequenas orbes de luz dentro da galáxia que marcam onde os buracos negros estão. (A atração gravitacional dos buracos negros é tão forte que a luz famosa não consegue escapar deles, mas os objetos são frequentemente cercados por plasma superaquecido que brilha intensamente.)

“A pequena separação e velocidade dos dois buracos negros indicam que eles se fundirão em um buraco negro monstro”, disse o autor do estudo Holger Baumgardt, astrofísico da Universidade de Queensland, Austrália, em um comunicado do ESO .

A astronomia do buraco negro está prestes a receber um impulso, já que o Very Large Telescope do ESO será sucedido pelo Extremely Large Telescope até o final da década. O novo telescópio ficará no alto do deserto do Atacama, no Chile, um local atraente para os astrônomos por sua altitude, céu limpo e falta de poluição luminosa.

“Esta detecção de um par de buracos negros supermassivos é apenas o começo”, disse o co-autor Steffen Mieske, astrônomo do ESO no Chile, no mesmo comunicado. “Seremos capazes de fazer detecções como esta consideravelmente mais longe do que atualmente é possível. O ELT do ESO será essencial para a compreensão desses objetos. ”

Os modernos observatórios de ondas gravitacionais são capazes de detectar as ondulações no espaço-tempo criadas por colisões de buracos negros, bem como de buracos negros e estrelas de nêutrons. Mas provavelmente não teremos a chance de ver este par finalmente se abraçando, uma vez que a melhor estimativa dos pesquisadores para a data de fusão é simplesmente “nos próximos 250 milhões de anos”, de acordo com Baumgardt.