Novo estudo sugere que existem milhares de buracos negros perto do buraco negro supermassivo Sagitário A*

Astrofísicos descobriram 12 binários constituídos por um buraco negro e uma estrela de baixa massa em órbita de Sgr A* no Centro Galáctico. A sua existência sugere que existem provavelmente cerca de 10.000 buracos negros a apenas 3 anos-luz do centro da Via Láctea.
Crédito: Universidade de Columbia

Uma equipe liderada por astrofísicos da Universidade de Columbia descobriu uma dúzia de buracos negros reunidos em torno de Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. A descoberta é a primeira a apoiar uma previsão com décadas, abrindo uma imensidão de oportunidades para melhor entender o Universo.

"Tudo o que gostaríamos de aprender sobre como os grandes buracos negros interagem com buracos negros pequenos, podemos aprender estudando esta distribuição," afirma o astrofísico de Columbia Chuck Hailey, codiretor do Laboratório de Astrofísica de Columbia e autor principal do estudo. "A Via Láctea é realmente a única galáxia que temos onde podemos estudar como os buracos negros supermassivos interagem com os pequenos porque simplesmente não podemos ver as suas interações noutras galáxias. Em certo sentido, este é o único laboratório que temos para estudar este fenômeno."

O estudo foi publicado na edição de 5 de abril da revista Nature.

Por mais de duas décadas, os investigadores procuraram, sem sucesso, evidências que corroborassem uma teoria que afirma que existem milhares de buracos negros em redor de buracos negros supermassivos no centro de grandes galáxias.

"Só existem cerca de cinco dúzias de buracos negros em toda a Galáxia - com 100.000 anos-luz de diâmetro - e supõe-se que deviam existir 10.000 a 20.000 destes astros numa região com apenas seis anos-luz de diâmetro que ninguém tem conseguido encontrar," afirma Hailey, acrescentando que foram feitas extensas buscas infrutíferas no que toca a buracos negros em redor de Sgr A*, o buraco negro supermassivo mais próximo da Terra e, portanto, o mais fácil de estudar. "Não têm havido muitas evidências credíveis."

Ele explicou que Sgr A* é rodeado por um halo de gás e poeira que fornece o terreno ideal para o nascimento de estrelas massivas que vivem, morrem e podem transformar-se em buracos negros. Além disso, acredita-se que os buracos negros para lá deste halo caiam sob a influência de Sgr A* à medida que perdem energia, fazendo com que sejam puxados para a sua vizinhança, onde são mantidos em cativeiro pela sua força.

Apesar da maioria dos buracos negros presos permanecerem isolados, alguns capturam e ligam-se gravitacionalmente a uma estrela passageira, formando um binário estelar. Os investigadores pensam que existe uma grande concentração destes buracos negros isolados e acoplados no Centro Galáctico, formando um auge de densidade que fica mais populoso à medida que a distância a Sgr A* diminui.

No passado, as tentativas fracassadas de encontrar evidências de tal cúspide concentraram-se em procurar a explosão brilhante de raios-X que ocorre quando as companheiras estelares se fundem com os buracos negros.

"É uma maneira óbvia de querer procurar buracos negros," explica Hailey, "mas o Centro Galáctico está tão longe da Terra que essas explosões só são fortes e brilhantes o suficiente para ver uma vez a cada 100-1000 anos." Assim, para detectar buracos negros binários, Hailey e colegas perceberam que precisariam de procurar os raios-X mais fracos, porém mais constantes, emitidos após o acoplamento inicial, quando os binários ainda estão num estado inativo.

"Seria muito fácil se os binários de buracos negros emitissem grandes explosões como as estrelas de neutrões binárias, mas não o fazem, de modo que tivemos que pensar noutra maneira de os procurar," comenta Hailey. "Isolados, os buracos negros não acoplados são apenas negros - não fazem nada. De modo que procurar buracos negros isolados não é um método muito inteligente. Mas quando os buracos negros se juntam com uma estrela de baixa massa, o 'casamento' emite surtos de raios-X que são mais fracos, mas consistentes e detetáveis. Se encontrarmos buracos negros acoplados a estrelas de baixa massa e se soubermos qual a fração de buracos negros que 'acasala' com estrelas de baixa massa, podemos inferir cientificamente a população de buracos negros isolados."

Hailey e colegas voltaram-se para dados de arquivo do Observatório de raios-X Chandra a fim de testar a sua técnica. Procuraram assinaturas de raios-X de binários constituídos por um buraco negro e uma estrela de baixa massa no seu estado inativo e foram capazes de encontrar 12 até 3 anos-luz de Sgr A*. Os cientistas analisaram então as propriedades e a distribuição espacial dos sistemas binários identificados e extrapolaram, a partir das suas observações, que devem existir 300-500 binários e cerca de 10.000 buracos negros isolados na área circundante de Sgr A*.

"Esta descoberta confirma uma teoria importante e as implicações são muitas," realça Hailey. "Vai avançar significativamente a pesquisa de ondas gravitacionais porque o sabermos o número de buracos negros no centro de uma galáxia típica pode ajudar a prever melhor quantos eventos de ondas gravitacionais podem estar associados a eles. Toda a informação que os astrofísicos precisam está no centro da galáxia."


Imagem da região em torno de Sgr A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, obtida com o Observatório de raios-X Chandra (círculo verde). Esta região é brilhante porque emite ocasionalmente surtos de raios-X. Em redor estão outras fontes de raios-X emanados por sistemas binários com buracos negros mais pequenos.
Crédito: Nature e Hailey, et al.

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE