Os buracos negros massivos são encontrados no centro de quase todas as galáxias, onde as maiores delas, embutidas em halos de matéria escura, abrigam os buracos negros. Na galáxia NGC 5457 (M101) possui um halo escuro volumoso mas nenhuma protuberância e nenhum buraco negro descoberto.
© HubbleSite (galáxia M101)
Esse fato levou à especulação de que existe uma relação direta entre a matéria escura e os buracos negros, ou seja, que uma física estranha controla o crescimento de um buraco negro.
Cientistas da Universidade do Texas em Austin (EUA) e do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, ligado ao Observatório da Universidade de Munique (Alemanha), conduziram um estudo abrangente sobre galáxias para provar que a massa dos buracos negros não está diretamente relacionada à massa do halo de matéria escura, mas parece ser determinada pela formação do bojo (centro) da galáxia. Os resultados são publicados em uma carta à revista Nature.
As galáxias, como a nossa Via Láctea, são compostas por bilhões de estrelas, além de grandes quantidades de gás e poeira. A maior parte disso pode ser observada por variações em comprimentos de ondas infravermelhas e de rádio para objetos mais frios e por sistema ótico e raios X para os de altas temperaturas. No entanto, há dois elementos importantes que não emitem luz e só podem ser percebidos a partir de sua força gravitacional.
Todas as galáxias estão embutidas em halos da chamada matéria escura, que se estende além da borda visível da galáxia e domina sua massa total. Esse componente não pode ser observado diretamente, mas medido por seu efeito sobre o movimento das estrelas, do gás e da poeira. A natureza dessa matéria escura ainda é desconhecida, mas os cientistas acreditam que ela é feita de partículas estranhas, ao contrário da matéria bariônica, da qual a Terra, o Sol e as estrelas são feitos.
O outro componente invisível em uma galáxia é o buraco negro supermassivo no centro. A própria Via Láctea abriga um buraco negro, que é cerca de 4 milhões de vezes mais pesado que o Sol. Essa gravidade exorbitante têm sido encontrada em todas as galáxias luminosas com bojo central, onde uma pesquisa direta é viável. A maioria, ou talvez todas as galáxias com bojo, contém um buraco negro central. No entanto, esse componente também não pode ser observado diretamente, a massa do buraco negro só pode ser inferida a partir do movimento das estrelas em torno dele.
Em 2002, foi especulado que pode existir uma estreita correlação entre a massa do buraco negro e a velocidade de rotação externa dos discos das galáxias, que é dominada pelo halo de matéria escura, sugerindo que a física desconhecida da matéria escura de alguma forma controla o crescimento dos buracos negros. Por outro lado, já havia sido demonstrado há alguns anos que a massa do buraco negro está relacionada com a massa ou luminosidade do bojo. Dado que galáxias maiores em geral contêm bojos maiores, ainda não ficou claro qual das correlações é a principal para promover o crescimento dos buracos negros. Outro exemplo desse estudo, é a galáxia NGC 6503 com uma protuberância menor, um halo volumoso e um buraco negro pequeno.
© ESA (galáxia NGC 6503)
Para testar essa ideia, os astrônomos John Kormendy, da Universidade do Texas, e Ralf Bender, do Instituto Max Planck, fizeram observações espectrais de alta qualidade em muitos discos, bojos e galáxias com pseudobojos. A crescente precisão dos parâmetros resultantes da dinâmica das galáxias levou à conclusão de que não há quase nenhuma correlação entre a matéria escura e os buracos negros.
Os pesquisadores descobriram que as galáxias sem bojo, mesmo aquelas embutidas em halos maciços de matéria escura, podem conter, no máximo, uma massa muito baixa de buracos negros. Assim, Kormendy e Bender mostraram que o crescimento do buraco negro é mais ligado à formação do bojo, e não à matéria escura.
"Parece muito mais plausível que os buracos negros cresçam a partir do gás em suas imediações, principalmente quando as galáxias estão se formando", afirma Kormendy. Nesse cenário, fusões de galáxias ocorrem com frequência, o que mexe nos discos e permite que o gás caia no centro e, assim, desencadeie explosões de estrelas e alimente os buracos negros. As observações indicam que esse efeito deve ser o processo dominante de formação e crescimento desses buracos no Universo.
Fonte: Instituto Max Planck
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