Uma equipe internacional de astrônomos liderada pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre identificou três buracos negros supermassivos em acreção ativa na galáxia J0148-4214.
© MPIA (galáxia com três buracos negros ativos)
Trata-se de buracos negros para os quais a matéria está caindo a partir de um disco de acreção que os rodeia.
A galáxia está localizada a mais de 12,5 bilhões de anos-luz da Terra. A esta distância, a expansão do próprio espaço torna-se evidente. A galáxia parece, portanto, estar se afastando de nós, fazendo com que a luz recebida da galáxia se desloque para comprimentos de onda mais longos, resultando no chamado desvio para o vermelho de z=5,02. Portanto, estamos vendo a galáxia tal como era apenas cerca de 1,2 bilhões de anos após o Big Bang.
Dois deles estão localizados no centro galáctico e estão separados por apenas 620 anos-luz em projeção. Um terceiro buraco negro está localizado na região exterior da galáxia, a uma distância de aproximadamente 5.500 anos-luz do centro. Isto deve-se ao fato de as teorias da evolução das galáxias, baseadas em observações, sugerirem que, no início da história do Universo, as galáxias aproximaram-se muito umas das outras e fundiram-se. Nesse processo, também os buracos negros nos seus centros se fundiram, dando origem a buracos negros com massas ainda maiores nos centros das galáxias resultantes da fusão.
Os pesquisadores identificaram os buracos negros através das suas "impressões digitais" espectrais: os sinais característicos dos átomos de hidrogênio que se movem a alta velocidade no potencial gravitacional dos buracos negros. Na região central, o espectro apresenta uma estrutura complexa que se explica melhor pela presença de dois buracos negros muito próximos um do outro. Para distinguir as duas fontes centrais, a equipe aplicou a espectro-astrometria, uma técnica que mede com precisão os deslocamentos espaciais na emissão de linhas em toda a galáxia. Isto permitiu determinar as posições dos buracos negros, apesar de estes não poderem ser resolvidos espacialmente como fontes pontuais separadas. Foi detetado um terceiro buraco negro na região exterior.
A análise revela massas de buracos negros de aproximadamente 80 milhões, 0,6 milhões e 2 milhões de sóis. O buraco negro mais massivo está acretando matéria a um ritmo inferior ao do buraco negro vizinho com uma massa de 0,6 milhões de sóis, que está se alimentando ativamente e até excedendo a taxa máxima de acreção prevista pelas teorias básicas do crescimento dos buracos negros (o limite de Eddington).
Prevê-se que o par de buracos negros centrais se funda nas próximas centenas de milhões de anos. O terceiro buraco negro, localizado fora do núcleo, pode ser o remanescente de uma fusão anterior, tendo sido deslocado do centro por um empurrão gravitacional, ou pode estar atualmente migrando para o interior.
Estas observações demonstram que a espetroscopia de campo integral é uma ferramenta importante para identificar múltiplos buracos negros ativos em galáxias distantes. Sem a informação espacialmente resolvida fornecida pela espetroscopia de campo integral do instrumento NIRSpec, provavelmente apenas um dos três buracos negros teria sido detectado.
Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.
Fonte: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics