Encontrados três buracos negros em rota de colisão

Os astrônomos descobriram três buracos negros gigantes numa colisão titânica de três galáxias.

© SDSS/Chandra (trio de buracos negros)

O sistema é conhecido como SDSS J084905.51+111447.2 (SDSS J0849+1114) e está localizado a um bilhão de anos-luz da Terra.

Para descobrir este grupo raro, os pesquisadores precisaram de combinar dados de telescópios no solo e no espaço. Primeiro, o telescópio SDSS (Sloan Digital Sky Survey), que varre grandes faixas do céu no visível, situado no estado norte-americano do Novo México, fotografou SDSS J0849+1114. Com a ajuda de cientistas cidadãos que participam do projeto chamado Galaxy Zoo, foi rotulado como um sistema de galáxias em colisão.

Então, dados da missão WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA revelaram que o sistema brilhava intensamente no infravermelho durante uma fase na fusão galáctica em que se espera que mais do que um dos buracos negros estivesse se alimentando rapidamente. Para acompanhar estas pistas, os astrônomos voltaram-se para o Chandra e para o LBT (Large Binocular Telescope) no Arizona.

Os dados do Chandra revelaram fontes de raios X, um sinal revelador de material a ser consumido pelos buracos negros, nos centros brilhantes de cada galáxia em fusão, exatamente onde os cientistas esperam que os buracos negros supermassivos residam. O Chandra e o NusTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA também encontraram evidências de grandes quantidades de gás e poeira em torno de um dos buracos negros, típico de um sistema de buracos negros em fusão.

Entretanto, dados no visível do SDSS e do LBT mostraram assinaturas espectrais características de material sendo consumido pelos três buracos negros supermassivos.

Uma das razões pelas quais é difícil encontrar um trio de buracos negros supermassivos é que provavelmente estão envoltos em gás e poeira, bloqueando grande parte da sua luz. As imagens infravermelhas do WISE, os espectros infravermelhos do LBT e as imagens de raios X do Chandra ignoram este problema, porque a luz infravermelha e os raios X penetram nas nuvens de gás com muito mais facilidade do que a luz visível.

Os três buracos negros supermassivos em fusão comportam-se de maneira diferente de apenas um par. Quando existem três buracos negros em interação, um par deve fundir-se num buraco negro maior muito mais depressa do que se os dois estivessem sozinhos. Esta pode ser uma solução para um enigma teórico chamado "problema do parsec final", no qual dois buracos negros supermassivos podem aproximar-se alguns anos-luz um do outro, mas precisariam de uma força extra para se fundirem devido ao excesso de energia que transportam nas suas órbitas. A influência de um terceiro buraco negro, como em SDSS J0849+1114, poderá finalmente reuni-los.

Simulações de computador mostraram que 16% dos pares de buracos negros supermassivos em galáxias em colisão terão interagido com um terceiro buraco negro supermassivo antes de se fundirem. Tais fusões terão produzido ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Estas ondas terão frequências mais baixas do que o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) e o interferômetro europeu de ondas gravitacionais Virgo podem detectar. No entanto, podem ser detectáveis com observações rádio de pulsares, bem como com observatórios espaciais futuros, como o LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA, que detectará buracos negros com até um milhão de massas solares.

Um novo artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics