Os dados ópticos do Telescópio Espacial Hubble e do Sloan Digital Sky Survey são mostrados com observações de raios-X coletadas pelo Telescópio Espacial Chandra, cada uma mostrando o SDSS J084905.51 + 111447.2, que os cientistas acreditam ser uma fusão de buraco negro triplo.
(Imagem: © raio X: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; Óptica: SDSS & NASA / STScI)
Pegue três dos objetos mais massivos do universo, junte-os e suas galáxias vizinhas, e os fogos de artifício certamente serão surpreendentes - e talvez, algum dia, os cientistas vejam a colisão.
Esse dia ainda não chegou. Mas agora, os astrônomos chegaram perto, identificando o que pode ser o resultado de uma fusão tão massiva: Três galáxias, cada uma provavelmente escondendo um supermassivo buraco negro no fundo, estão todos em rota de colisão que poderia ajudar os cientistas a entender por que o universo parece com a sua aparência.
"Como esses sistemas são tão raros, na verdade não sabemos muito sobre eles como população, e é por isso que é importante encontrar mais deles", Ryan Pfeifle, autor principal de uma nova pesquisa que descreve a descoberta e um estudante de doutorado em astronomia na Universidade George Mason, disse à Space.com. "Se pudermos encontrar mais, podemos estudá-los como uma população e dizer: 'OK, em geral é assim que esses sistemas tendem a se comportar.'"
Mesclar buracos negros pode parecer uma notícia antiga, mas esse evento não é nada parecido com as colisões que os cientistas "ouviram" através de ondas gravitacionais apenas nos últimos anos. Esses sinais são produzidos por colisões de buracos negros cada uma pode ter no máximo uma dúzia de vezes a massa do nosso sol, como duas gotículas que se fundem sem esforço em uma capa de chuva.
Cada um dos buracos negros supermassivos envolvido na nova pesquisa contém a massa de centenas de milhões de sóis e é cercado por galáxias inteiras de estrelas, planetas e luas. A colisão deles seria como dois rios furiosos rompendo uma barragem e remodelando a paisagem com enchentes. Tal evento criaria ondas gravitacionais, mas de tamanho tão incrível que os detectores modernos simplesmente não conseguem senti-las.
Mas é esse tipo de interação que os astrônomos acreditam ser crucial para transformar o universo na aparência atual, repleta de misteriosas buracos negros supermassivos. "Ninguém sabe realmente como eles podem se tornar tão maciços bem cedo na história do universo", disse Shobita Satyapal, conselheiro e co-autor de Pfeifle e astrofísico da Universidade George Mason, à Space.com. "Um dos mecanismos mais convincentes onde eles podem crescer rapidamente é através dessas fusões de galáxias."
Então, os pesquisadores queriam descobrir uma fusão dessas antes que acontecesse. Analistas de dados voluntários haviam sinalizado uma coleção de alvos com base em medições de luz infravermelha como possíveis locais onde duas galáxias maduras estavam colidindo.
"Decidimos procurar alimentar buracos negros usando técnicas nunca antes usadas, técnicas sensíveis ao obscurecimento", disse Satyapal. "É uma espécie de nova abordagem para procurar esses buracos negros alimentados usando ferramentas que tradicionalmente não são usadas nessas interações de estágio avançado".
A equipe por trás da nova pesquisa reuniu observações adicionais desses locais usando Observatório de raios-X Chandra da NASA. Os cientistas esperavam que os dados adicionais revelassem um buraco negro supermassivo festejando a matéria e emitindo raios-X no coração de cada galáxia nesses pares em fusão. A inserção de raios-X é importante, pois esses objetos são envoltos em nuvens de poeira e gás que bloqueiam outros tipos de luz.
Mas um par não era assim - daí a nova pesquisa. O sistema de destino é formalmente conhecido como SDSS J084905.51 + 111447.2, mas definitivamente não vamos chamá-lo assim. A versão abreviada de seu nome é SDSS J0849 + 1114; não vamos chamar assim também. Podemos simplesmente chamá-lo de Triplo? Muito obrigado.
De qualquer forma, Pfeifle se juntou ao projeto para analisar a Observações Chandra Triplo e outras fusões em potencial. A primeira vez que ele analisou os dados da Triple, parecia tão promissor quanto as outras duplas em potencial. Foi somente quando ele revisitou os dados que percebeu que algo estava diferente.
"Quando acabei de olhar para a imagem de raios-X, não havia percebido que eram três fontes de raios-X apenas porque eu era um jovem estudante de graduação ingênuo", disse Pfeifle. Mas então ele adicionou dados ópticos sobre a área também. "Quando eu a alinhei, de repente as coisas clicaram e eu disse: 'Oh, espere um segundo, isso é algo suspeito acontecendo lá'." O resultado foi uma obsessão de dois anos para determinar se realmente havia três galáxias supermassivas em fusão de buracos negros .
(O Triplo chamou a atenção de outros pesquisadores também. Uma equipe separada de cientistas também concluiu que o Triplo provavelmente é três galáxias supermassivas de buracos negros em colisão, com base em alguns dados sobrepostos e únicos. sua análise ao servidor de pré-impressão arXiv.org em julho e recusou uma entrevista com a Space.com na época porque estava sob revisão por pares para publicação. "Eles chegaram a uma conclusão semelhante", disse Satyapal, que acrescentou que sua equipe começou a redigir seus resultados em fevereiro. "É bom ver que há confirmação.")
A pesquisa de Pfeifle e Satyapal postula que a tríplice é de três galáxias que talvez colidam - embora elas possam simplesmente roçar uma na outra, não perto o suficiente para afundar em uma espiral final. Se for uma fusão verdadeira, os cientistas não podem ter certeza de quão longe pode ser a colisão maciça, embora, do início ao fim, essa fusão leve cerca de um milhão de anos.
No momento, as galáxias estão entre 11.000 e 23.800 anos luz separados um do outro. Um dos três definitivamente esconde um buraco negro supermassivo no centro; os outros dois parecem também, mas não mostram o mesmo sinal revelador que o primeiro, disseram os pesquisadores.
Em contrapartida, sistemas como o Triple podem ser mais informativos do que os pares que a equipe estava realmente procurando. As fusões em duas partes podem se arrastar, levando mais tempo do que a vida útil do universo para se juntar, mas a presença de uma terceira galáxia parece levar a colisão, a julgar pelas simulações que os cientistas realizaram desses eventos.
Essas simulações também sugerem o que poderia acontecer com o Triplo se galáxias um dia colidem. "Ainda haveria uma galáxia, tipo esse naufrágio inicialmente", disse Satyapal. A dinâmica de uma colisão pode deformar galáxias individuais que podem ter começado, digamos, como redemoinhos de estrelas delicadamente estruturados como a nossa Via Láctea, para algo além do reconhecimento.
"Achamos que essas fusões não produzem apenas o buraco negro, mas na verdade transformam uma galáxia de disco em galáxias elípticas gigantes", disse Satyapal. "Você apenas tem uma grande bola de estrelas com um enorme buraco negro."
A pesquisa está descrita em um papel postado em 7 de agosto no servidor de pré-impressão arXiv.org e aceito para publicação no The Astrophysical Journal.
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