Quando duas galáxias colidem, os buracos negros supermassivos nos seus núcleos liberam um devastador "recuo" gravitacional, semelhante ao de uma arma quando disparada.
© NASA/WISE (galáxia de Andrômeda)
Um novo estudo sugere que este recuo pode ser tão poderoso que pode lançar milhões de estrelas para órbitas instáveis. A pesquisa ajuda a resolver um mistério de décadas em torno de um aglomerado estelar com uma forma estranha no núcleo da galáxia de Andrômeda.
Também pode ajudar os pesquisadores a melhor entender o processo de como as galáxias crescem alimentando-se umas das outras. Quando os cientistas olharam pela primeira vez para Andrômeda, esperavam ver um buraco negro supermassivo rodeado por um aglomerado de estrelas relativamente simétrico. Ao invés, encontraram esta massa enorme e alongada.
Na década de 1970, os cientistas lançaram balões para o alto da atmosfera da Terra a fim de observar Andrômeda no ultravioleta, a grande galáxia mais próxima da Via Láctea. O telescópio espacial Hubble avançou estas observações iniciais na década de 1990 e forneceu uma descoberta surpreendente: tal como a nossa própria Galáxia, Andrômeda tem a forma de uma espiral gigante.
Mas a área rica em estrelas, perto do centro desta galáxia espiral, não tem o aspeto que devia ter, as órbitas destas estrelas assumem uma estranha forma oval, como se alguém as tivesse esticado. Os cientistas chamam ao padrão "disco nuclear excêntrico".
No novo estudo, a equipe usou simulações de computador para rastrear o que acontece quando dois buracos negros supermassivos colidem; Andrômeda provavelmente foi formada durante uma fusão semelhante há bilhões de anos. Com base nos cálculos, a força gerada por tal fusão poderia curvar e puxar as órbitas das estrelas perto de um centro galáctico, criando aquele padrão alongado e revelador.
© JILA/S. Burrows (órbita de estrelas em torno de buraco negro supermassivo)
Gráfico que mostra a órbita de estrelas em torno de um buraco negro supermassivo antes (esquerda) e depois (direita) de um "recuo" gravitacional.
Quando as galáxias se fundem, os seus buracos negros supermassivos juntam-se e eventualmente tornam-se num único buraco negro. A descoberta ajuda a revelar algumas das forças que podem estar impulsionando a diversidade de dois trilhões de galáxias no Universo atual. As fusões podem desempenhar um papel importante na formação destas massas de estrelas: quando as galáxias colidem, os buracos negros nos centros podem começar a girar uns em torno dos outros, movendo-se cada vez mais rápido até que finalmente chocam. No processo, liberam enormes pulsos de "ondas gravitacionais", ou ondulações literais na estrutura do espaço e do tempo. Estas ondas gravitacionais transportam momento para longe do buraco negro remanescente e obtemos um recuo.
Os pesquisadores queriam saber o que tal recuo poderia fazer às estrelas até 1 parsec, cerca de 3,26 anos-luz, do centro de uma galáxia. Andrômeda, que pode ser vista da Terra a olho nu, estende-se por dezenas de milhares de parsecs de ponta a ponta.
Na simulação foram construídos modelos de centros galácticos falsos contendo centenas de estrelas, efetuando o recuo das ondas gravitacionais provenientes da formação do novo buraco negro. As ondas gravitacionais produzidas por este tipo de colisão desastrosa não afetam as estrelas de uma galáxia diretamente. Mas o recuo impulsiona o buraco negro supermassivo remanescente através do espaço com velocidades que podem chegar a milhões de quilômetros por hora, mesmo para um corpo com uma massa milhões ou bilhões de vezes a massa do nosso Sol.
Um buraco negro que se move com tal velocidade pode efetivamente escapar da galáxia onde vive. No entanto, quando os buracos negros não escapam, descobriu-se que podem puxar as órbitas das estrelas nas proximidades, fazendo com que sejam esticadas.
Os cientistas realçaram que esta descoberta também podem ajudar a entender os acontecimentos incomuns em torno de outros objetos no Universo, como planetas em órbita de estrelas de nêutrons.
A pesquisa foi publicada no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: University of Colorado
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