Cientistas observaram as melhores evidências já vistas de um trio de buracos negros supermassivos numa aparente fusão de galáxias, segundo informa um novo estudo.
As teorias da evolução do universo prevêem que as galáxias e os enormes buracos negros em seus centros evoluem com o tempo ao se fundirem. Mas cenários em que existem três buracos negros supermassivos no centro de grandes galáxias são difíceis de encontrar. A compreensão desses sistemas pode ajudar a elucidar como as galáxias evoluem de maneira mais geral.
“Isso realmente abriria nossa compreensão de como as fusões de galáxias afetam buracos negros supermassivos e vice-versa”, disse o autor do estudo Ryan Pfeifle, estudante de doutorado na Universidade George Mason, ao Gizmodo.
Quando buracos negros supermassivos começam a devorar a matéria e a emitir radiação, eles se tornam núcleos galácticos ativos. Isso pode acontecer quando duas galáxias se aproximam. Apesar de sua importância, é difícil encontrar galáxias em fusão com núcleos galácticos ativos duplos, com menos de 30 candidatos documentados, de acordo com o artigo do Astrophysical Journal.
Os cientistas por trás deste artigo pesquisaram núcleos galácticos ativos duplos, analisando primeiro dados infravermelhos sobre a fusão de galáxias captadas pelo telescópio espacial WISE. Em seguida, eles estudaram ainda mais os dados de raio-X dessas fontes do Observatório de raios-X Chandra e o telescópio espacial de raios-X NuSTAR, além de dados infravermelho do telescópio Large Binocular e dados ópticos do Sloan Digital Sky Survey.
Uma dessas fontes, chamada SDSS J0849+1114, parecia ter todas as características de um trio de núcleos galácticos ativos no centro da fusão de galáxias. Isso incluía três fontes de raios-X, uma no centro de cada uma das três galáxias, e uma assinatura infravermelha de um dos buracos negros que sugam matéria. Combinados, isso constituiu a evidência mais forte de um trio de buracos negros supermassivos na fusão de galáxias, disse Pfeifle.
O SDSS J0849+1114 é empolgante, além de sua raridade, pois sistemas como esses podem ajudar a explicar por que os buracos negros supermassivos se fundem. Há um problema astrofísico de longa data chamado de “Problema final de Parsec”. Quando dois buracos negros supermassivos se aproximam, eles começam a orbitar e a se aproximar, perdendo energia por atrito com as estrelas e o gás ao redor. Porém, uma vez que são simulações de aproximadamente um parsec, ou 3,26 anos-luz, elas mostram que assumem uma órbita mais estável e levaria mais tempo do que a idade do universo para realmente se fundirem. Mas, como as fusões galácticas fazem parte da teoria dos cientistas sobre a evolução do universo, esses buracos negros devem se fundir de alguma forma.
A introdução de um terceiro buraco negro supermassivo em um par de buracos negros binários pode fornecer a força necessária para permitir que a fusão ocorra em uma escala de tempo mais razoável.
“Eles mostram um caso bastante convincente de que esse sistema é uma fusão tripla e supermassiva de buracos negros”, disse Chiara Mingarelli, cientista associada do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron, ao Gizmodo. “Ver esse tipo de sistema na vida real no universo é encorajador”.
Atualmente, os cientistas estão procurando evidências de ondulações no espaço-tempo criadas por binários supermassivos de buracos negros por meio de matrizes de temporização pulsar, experimentos que medem as mudanças na taxa na qual estrelas densas e rotativas de nêutrons pulsam. Esses novos resultados são encorajadores, pois fornecem uma maneira de os buracos negros supermassivos se fundirem e dão esperança de que experimentos de matriz de tempo de pulsar, como o experimento NANOGrav, que está em execução há mais de uma década, encontrem algo. No entanto, Mingarelli apontou que analisar três buracos negros supermassivos para ver essas ondas pode atrasar os resultados da matriz de tempo do pulsar em alguns anos. Existem outros mecanismos que permitem que buracos negros supermassivos binários se fundam sem um terceiro parceiro, disse ela.
Pfeifle ressalta que não há garantia de que esses buracos negros se fundam, pois isso exigiria uma melhor compreensão do movimento do sistema.
Ainda assim, os cientistas agora têm um conjunto de ferramentas que podem encontrar esses sistemas de buracos negros triplos e supermassivos. Pfeifle disse que a equipe continuará procurando mais exemplos para desenvolver uma compreensão mais geral deles.
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