Os astrônomos descobriram um buraco negro de 40 bilhões de massas solares no aglomerado de galáxias Abell 85. Eles descobriram o gigante usando observações espectrais com o Very Large Telescope (VLT). Existem apenas algumas medidas diretas de massa para buracos negros e, a cerca de 700 milhões de anos-luz da Terra, este é o mais distante.
Dentro do aglomerado Abell 85 fica a Holm 15A, uma galáxia mais brilhante (BCG). Isso significa que é a galáxia mais brilhante do aglomerado Abell 85. O centro de Holm 15A é difuso e muito fraco, embora a própria galáxia seja muito luminosa e possua uma massa visível de estrelas, totalizando dois trilhões de massas solares. Essa aparente discrepância chamou a atenção de pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) e do Observatório Universitário de Munique (USM).
O novo estudo foi liderado pelo cientista do MPE, Jens Thomas. A região central difusa em Holm 15A é quase tão grande quanto a Grande Nuvem de Magalhães, e Thomas e os outros astrônomos pensaram que isso era uma pista de que um buraco negro enormemente enorme estava presente. A equipe usou dados do espectrômetro MUSE no VLT e no USM Wendelstein Observatory para estudar essa vasta região difusa.
Em um comunicado à imprensa, Thomas disse: “Existem apenas algumas dezenas de medições diretas de massa de buracos negros supermassivos, e nunca antes isso foi tentado a tal distância. Mas nós já tínhamos uma ideia do tamanho do buraco negro nesta galáxia em particular, então tentamos. ”
Os dados de ambos os telescópios permitiram à equipe realizar uma estimativa de massa baseada diretamente nos movimentos estelares ao redor do núcleo da galáxia. Quando os dados chegaram, o buraco negro supermassivo de 40 bilhões de massa solar foi revelado, tornando-o o buraco negro mais maciço do universo conhecido.
"Isso é várias vezes maior do que o esperado em medições indiretas, como a massa estelar ou a dispersão da velocidade das estrelas", disse Roberto Saglia, cientista sênior do MPE e professor do LMU.
O centro da pequena ilha 15A tem um brilho superficial difuso muito baixo. É muito mais fraco do que em outras galáxias elípticas. É uma pista de que muitas estrelas foram expulsas do centro durante as fusões que criaram esse gigante. O aluno de doutorado da LMU Kianusch Mehrgan ajudou a analisar alguns dos dados deste estudo. Na mesma publicação, Mehrgan disse: “O perfil de luz no núcleo interno também é muito plano. Isso significa que a maioria das estrelas no centro deve ter sido expulsa devido a interações em fusões anteriores. ”
A pequena ilha 15A é uma galáxia do tipo precoce, ou ETG. Na visão amplamente aceita, os núcleos desses tipos de galáxias maciças se formam devido a um processo chamado "limpeza de núcleos". Quando duas galáxias se fundem, seus buracos negros também se fundem. Todas essas interações gravitacionais têm um efeito de estilingue nas estrelas, ejetando-as dos núcleos. Sem gás sobrando no núcleo, nenhuma nova estrela pode se formar, o que leva a esse tipo de núcleo esgotado.
De fato, o perfil de luz da Holm 15A sugere que as duas galáxias elípticas que se fundiram já tinham núcleos esgotados de fusões anteriores. Portanto, aquele núcleo enorme, difuso e empobrecido era uma pista de que um enorme buraco negro se encontra no centro.
"A mais nova geração de simulações por computador de fusões de galáxias nos deu previsões que realmente combinam muito bem com as propriedades observadas", disse Jens Thomas, que também forneceu os modelos dinâmicos. “Essas simulações incluem interações entre estrelas e um binário de buraco negro, mas o ingrediente crucial são duas galáxias elípticas que já possuem núcleos empobrecidos. Isso significa que a forma do perfil de luz e as trajetórias das estrelas contêm informações arqueológicas valiosas sobre as circunstâncias específicas da formação do núcleo nesta galáxia - bem como outras galáxias muito massivas. ”
A relação entre o perfil de luz e a massa do buraco negro pode levar a uma melhor compreensão dos buracos negros e a uma nova maneira de medir sua massa.
A maioria dos buracos negros supermassivos é muito distante para ser medida diretamente. Mas esta pesquisa aponta para uma nova relação entre brilho e massa. Toda vez que dois buracos negros se fundem, a massa aumenta, mas as estrelas são ejetadas e o núcleo galáctico fica mais escuro, assumindo que haja falta de gás para a formação de novas estrelas.
A equipe pretende continuar desenvolvendo seu modelo, e isso pode ir além do que apenas medir a massa de buracos negros. Em seu artigo, eles dizem: "Nossos resultados sugerem que a forma exata do perfil de luz central e os detalhes da distribuição de órbitas estelares no centro contêm informações valiosas sobre a história de fusão de galáxias muito massivas".
A massa da maioria dos buracos negros é determinada medindo o movimento das estrelas próximo ao centro galáctico. Em galáxias muito distantes, os movimentos dessas estrelas não podem ser determinados. Mas essa nova relação entre luz e massa pode formar a base para medir a massa de buracos negros mais distantes. Como os autores dizem em seu artigo: “Nas galáxias centrais, as massas dos buracos negros escalam inversamente com o brilho da superfície estelar central e a densidade de massa estelar central - inclusive no Holm 15A. Mostramos essa correlação aqui pela primeira vez. ”
Se essa correlação persistir, pode ser apenas uma questão de tempo até que esse buraco negro de 40 bilhões de massa solar seja destronado e um novo buraco negro ainda mais maciço tome seu lugar.
Mais:
- Press Release: Peso pesado no coração da galáxia central do Abell 85
- Trabalho de Pesquisa: UM FURO NEGRO EM MASSA SOLAR DE 40 BILHÕES NO EXTREMO NÚMERO DA HOLM 15A, A GALÁXIA CENTRAL DE ABELL 85
- Vídeo da Revista Space: Buracos negros supermassivos ou suas galáxias? Qual veio primeiro?
