Um par de buracos negros supermassivos pode estar fadado a colidir dentro de 3 anos

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Uma imagem de uma simulação de fusão de buracos negros. (Créditos: NASA Godard)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

O comportamento estranho de uma galáxia a cerca de um bilhão de anos-luz de distância sugere que ela pode conter um dos eventos mais esperados da astronomia moderna.

Oscilações na luz do centro da galáxia SDSS J1430+2303 parecem suspeitamente com um par de buracos negros supermassivos com uma massa combinada de cerca de 200 milhões de sóis destinados a uma colisão iminente entre si.

“Iminente” em termos cósmicos muitas vezes pode se estender por séculos inteiros. Felizmente, neste caso, os astrônomos preveem que, se o sinal for de fato o resultado de buracos negros colossais, eles se fundirão nos próximos três anos.

Pode ser a nossa melhor chance de ver dois buracos negros supermassivos colidindo… mas ainda não sabemos com certeza se é isso que está acontecendo no coração de J1429+2303. Os cientistas aconselham que continuemos observando a estranha galáxia para ver se isso pode ser identificado de forma conclusiva.

A primeira detecção de buracos negros em colisão em 2015 lançou uma nova era ousada para a astronomia. Desde então, muitas outras detecções foram feitas graças às ondas gravitacionais que esses eventos massivos enviam ondulando pelo espaço-tempo.

Até o momento, quase todas essas fusões foram pares binários de buracos negros com massas comparáveis ​​a estrelas individuais. Há uma razão muito boa para isso. LIGO e Virgo, os instrumentos de ondas gravitacionais responsáveis ​​pelas detecções, são projetados para essa faixa de massa.

As ondulações mais pesadas geradas pela fusão e colisão de buracos negros supermassivos, na faixa de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, estão em uma faixa de frequência muito baixa para nossos observatórios atuais.

Ainda assim, a fusão de um par de buracos negros supermassivos seria uma coisa incrível de se observar. Mesmo sem um detector capaz de detectar ondas gravitacionais de baixa frequência, os cientistas esperam ver uma imensa explosão de luz em todo o espectro.

Os dados contidos nessa explosão podem nos dizer muito sobre como esses eventos se desenrolam. Não temos certeza de como os buracos negros supermassivos ficam tão grandes, mas há algumas pistas que sugerem que um mecanismo são as fusões binárias.

Sabemos que as galáxias têm buracos negros supermassivos em seus centros, e observamos não apenas pares e grupos de galáxias colidindo, mas buracos negros supermassivos circulando uns aos outros em órbitas mútuas e decadentes nos centros dessas galáxias pós-fusão. Estas são inferidas a partir de oscilações na luz emitida do centro galáctico dessas galáxias, em escalas de tempo regulares que sugerem uma órbita.

Isso nos traz de volta a J1430+2303. No início deste ano, uma equipe de astrônomos liderada por Ning Jiang, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, enviou um paper para o servidor de pré-publicação arXiv, descrevendo um comportamento realmente estranho. Durante um período de três anos, as oscilações no núcleo galáctico ficaram cada vez mais curtas, de um período de cerca de um ano, para apenas um mês.

No entanto, não está totalmente claro que o que está acontecendo no coração de J1430+2303 seja o resultado de um sistema binário de buracos negros, muito menos um que esteja prestes a dar kabum. Os núcleos galácticos são lugares estranhos, emitindo sinais difíceis de interpretar, o que significa que é possível que outra coisa esteja causando a variabilidade no coração de J1430+2303.

Para tentar chegar ao fundo da questão, os astrônomos se voltaram para os comprimentos de onda dos raios-X. Usando dados de uma série de observatórios de raios-X, cobrindo um período de 200 dias, uma equipe liderada por Liming Dou, da Universidade de Guangzhou, na China, tentou identificar assinaturas de alta energia que esperaríamos ver em um sistema binário de buracos negros supermassivos próximo em uma órbita em decadência.

Eles viram variações na luz de raios-X emitida pela galáxia, bem como um tipo de emissão associada ao ferro caindo em um buraco negro, que a equipe detectou com um nível de confiança de 99,96% em dois instrumentos diferentes. Essa emissão pode estar associada a buracos negros supermassivos binários; no entanto, a equipe não conseguiu medir as características da “prova concreta” que confirmariam um sistema binário de buracos negros.

Análises de observações de rádio publicadas em julho também foram inconclusivas. Portanto, parece que ainda não temos 100% de certeza sobre o que está acontecendo com o J1430+2303.

O que podemos afirmar com confiança é que algo muito estranho parece estar acontecendo no centro da galáxia. Acima de tudo, é um mistério e muito atraente; seja um sistema binário de buracos negros supermassivos à beira da colisão ou não, J1430+2303 parece merecer uma atenção mais detalhada.

O paper foi aceito para publicação no Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.