Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
A curvatura da luz à medida que seu caminho gira em torno de uma massa gigante e invisível revelou a presença de um dos maiores buracos negros já detectados no Universo.
Em uma galáxia no centro de um aglomerado maciço chamado Abell 1201, a cerca de 2,7 bilhões de anos-luz de distância, esconde-se um colosso cósmico. Não contente em ser supermassivo, o monstro é um buraco negro ultramassivo, com cerca de 32,7 bilhões de vezes a massa do Sol.
O novo número excede as estimativas anteriores em pelo menos 7 bilhões de massas solares, demonstrando o poder da luz curva para medir massas com precisão.
“Este buraco negro em particular, que tem cerca de 30 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, é um dos maiores já detectados e está no limite superior do tamanho que acreditamos que os buracos negros podem se crescer teoricamente, por isso é uma descoberta extremamente emocionante”, explicou o físico James Nightingale, da Universidade de Durham, no Reino Unido.
Existem muitos buracos negros no Universo, mas a menos que eles estejam ativamente acumulando material – um processo que produz uma grande quantidade de luz à medida que o material esquenta antes de cair no buraco negro – eles não são fáceis de detectar. ver. Os próprios buracos negros não emitem luz que possamos detectar, então temos que encontrá-los procurando o efeito que eles têm nas coisas ao seu redor.
Uma maneira de encontrar esses buracos negros é procurando por um efeito chamado lente gravitacional. Isso ocorre quando o próprio espaço-tempo é deformado pela massa; imagine o espaço-tempo como uma folha de borracha e a massa como um peso pesado sobre ela. Qualquer luz que viaje por essa região do espaço-tempo tem que percorrer um caminho curvo, e isso pode parecer muito interessante para um observador observando de longe.
A luz distorce, estica e muitas vezes se torna ampliada, o que significa que recebemos imagens distorcidas de objetos ao fundo, como galáxias distantes. Essa massa lentificada pode ser pequena, como um buraco negro de massa estelar, caso em que o fenômeno é conhecido como microlente; ou grande, como um aglomerado de galáxias. Os astrônomos podem estudar essa luz distorcida para sondar as propriedades da massa de lente.
A galáxia central, ou galáxia de aglomerado mais brilhante (GAB) de Abell 1201, é uma grande galáxia elíptica difusa conhecida como uma forte lente gravitacional. Uma galáxia muito além da GAB aparece ao lado dele como uma mancha alongada, como um fio bem enrolado em seus arredores.
Esta mancha foi descoberta em 2003; em 2017, os astrônomos encontraram uma segunda mancha mais fraca, ainda mais perto do centro galáctico.
Isso implica, propuseram os astrônomos, a presença de um buraco negro muito grande no centro da GAB, mas os dados disponíveis não eram detalhados o suficiente para solucionar a massa central ou revelar mais sobre o que havia ali.
Nightingale e seus colegas não apenas tiveram acesso a observações mais recentes, mas desenvolveram as ferramentas para entendê-las. Eles conduziram centenas de milhares de simulações de luz se movendo pelo Universo, alterando a massa do buraco negro no centro da galáxia, procurando resultados que reproduzam as lentes que observamos com o Abell 1021 BCG.
Todos, exceto um de seus modelos, preferiram um buraco negro maciço no centro da galáxia; e o melhor ajuste para a massa daquele buraco negro foi 32,7 bilhões de vezes a massa do Sol. Isso o empurra para um território ultramassivo, buracos negros com mais massa do que 10 bilhões de Sóis e perto do limite superior teórico para massas de buracos negros de 50 bilhões de Sóis.
É também uma massa que coloca o buraco negro de Abell 1021 BCG entre os 10 buracos negros mais massivos que descobrimos até hoje. O diâmetro do horizonte de eventos abrangeria mais de 1.290 unidades astronômicas. Para contextualizar, a distância de Plutão ao Sol é de apenas 40 unidades astronômicas. É alucinante pensar nisso.
As propriedades de Abell 1201 como lente gravitacional são bastante especiais, e é possível que a medição detalhada da massa do buraco negro na GAB não seja tão viável em outras circunstâncias, mas a equipe de Nightingale está confiante de que seus métodos são promissores para detectar e medir a massa de outros buracos negros no Universo distante.
“Lentes gravitacionais tornam possível estudar buracos negros inativos, algo que atualmente não é possível em galáxias distantes”, disse Nightingale.
“Essa abordagem pode nos permitir detectar muito mais buracos negros além do nosso Universo local e revelar como esses objetos exóticos evoluíram no tempo cósmico”.
E talvez oferecer algumas pistas de como eles conseguem crescer tanto.
A pesquisa foi publicada no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
