Alguns buracos negros são tudo menos negros – e os cientistas encontraram 75,000 dos mais brilhantes

Republicado por Platão

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Quando as estrelas mais massivas morrem, elas colapsam para formar alguns dos objetos mais densos conhecidos no universo: buracos negros. Eles são os objetos “mais escuros” do cosmos, pois nem mesmo a luz consegue escapar de sua gravidade incrivelmente forte.

Por causa disso, é impossível obter imagens diretas de buracos negros, o que os torna misteriosos e bastante desconcertantes. Mas o nosso nova pesquisa testou uma maneira de detectar alguns dos buracos negros mais vorazes de todos, tornando mais fácil encontrá-los enterrados nas profundezas do coração de galáxias distantes.

Apesar do nome, nem todos buracos negros são pretos. Embora os buracos negros tenham tamanhos diferentes, os maiores estão nos centros das galáxias e continuam a crescer em tamanho.

Esses buracos negros “supermassivos” podem ter massa de até um bilhões de sóis. O buraco negro no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, chamado Sagitário A*, cuja descoberta recebeu o Prêmio Nobel de Física 2020–está bastante calmo. Mas esse não é o caso de todos os buracos negros supermassivos.

Se materiais como gás, poeira ou estrelas chegarem muito perto de um buraco negro, serão sugados pela enorme força gravitacional. À medida que cai em direção ao buraco negro, aquece e torna-se incrivelmente brilhante.

A luz produzida por estes “buracos negros brilhantes” pode abranger todo o espectro eletromagnético, desde raios X até ondas de rádio. Outro nome para o brilhante buracos negros no centro das galáxias estão os “núcleos galácticos ativos” ou AGN. Eles podem brilhar trilhões de vezes mais que o Sol e, às vezes, podem até ofuscar todas as estrelas de sua galáxia.

Os buracos negros mais brilhantes

Alguns AGN vomita matéria violentamente através de um jato, que viaja milhões de quilômetros pelo espaço e pode ser visto por radiotelescópios. Outros produzem “ventos” no centro da galáxia, capazes de expulsar qualquer gás (o combustível necessário para a formação de estrelas) para fora da galáxia.

Com forças tão destrutivas no meio de uma galáxia, os astrónomos estão certos de que isto deve ter um grande impacto na própria galáxia. Sabemos que a maioria das galáxias está lentamente desligando seus processos de formação de estrelas, e AGN pode ser um dos culpados.

Os AGN podem, portanto, não só ajudar-nos a compreender melhor os buracos negros indescritíveis, mas estudá-los também nos ensina sobre as próprias galáxias.

Encontrando Buracos Negros Brilhantes

Dependendo de quanto um buraco negro está “comendo”, em que galáxia ele está e do ângulo de onde podemos vê-lo, os AGN podem parecer muito diferentes uns dos outros. Mesmo ao olhar para a mesma galáxia, um astrônomo com um telescópio de raios X pode vê-la brilhar e descobrir um AGN, enquanto outro astrônomo usando um radiotelescópio pode não ver nada se o AGN não produzir jatos que sejam visíveis no espectro de rádio.

Por causa disso, pensava-se que eram todos objetos diferentes, mas ao observar os mesmos objetos com telescópios diferentes, os astrônomos descobriram que eles tinham muitas semelhanças e perceberam os benefícios de usar mais o espectro eletromagnético para encontrá-los.

O brilho relativo de uma galáxia em diferentes partes do espectro eletromagnético é chamado de “distribuição de energia espectral”. Isto pode ser usado para medir quantas estrelas existem numa galáxia, qual a sua idade, de que são feitas e quanta poeira está a bloquear a luz.

Em nossa pesquisa, publicado in Avisos mensais da Royal Astronomical Society, mostramos que esta técnica também pode ser usada para detectar AGN. Isto significa que agora podemos medir não apenas as propriedades e histórias das estrelas da galáxia, mas também o brilho do seu buraco negro central.

Não é uma coisa simples de fazer. A diferença entre a luz das estrelas e a luz de um AGN é incrivelmente sutil, então é possível confundir estrelas jovens com um buraco negro brilhante e vice-versa.

Na Austrália, os astrónomos têm usando telescópios australianos para fazer mapas 3D de galáxias em áreas específicas do céu. Estes mapas permitem-nos vasculhar centenas de milhares de galáxias, abrangendo 11 mil milhões de anos de história, em busca de possíveis AGN.

Ao aplicar o nosso novo método a 700,000 galáxias, identificámos e quantificamos mais de 75,000 AGN para começar a compreender como o seu número evoluiu ao longo do tempo e como impactaram as suas galáxias hospedeiras. Os astrónomos pensam que o número de AGN no Universo está ligado à quantidade de formação estelar, que sabemos ser quase dez vezes maior há cerca de 10 mil milhões de anos. Mas até que tenhamos certeza de que identificamos todos os AGN ao longo do tempo cósmico em nossas amostras de galáxias, não teremos certeza.

Neste momento, a comunidade astronómica ainda debate apaixonadamente a natureza dos buracos negros activos. Embora ainda não tenhamos respondido às perguntas necessárias para acalmar o debate, estamos um passo mais perto de sermos capazes de detectar de forma confiável estes objetos fascinantes dentro das galáxias. E esse é um passo importante para lançar mais luz sobre o mistério dos buracos negros.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito de imagem: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., CC BY-SA