Os astrônomos estão usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA e o Observatório de Raios-X Chandra para procurar buracos negros “errantes” à deriva em galáxias anãs. Encontrar estes buracos negros rebeldes em galáxias tão pequenas poderia fornecer um “registo fóssil” que poderia ajudar a explicar como os buracos negros supermassivos crescem até milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol.
Existem buracos negros supermassivos nos centros de todas as grandes galáxias, e o Telescópio Espacial James Webb (JWST) está a descobrir cada vez mais que estes gigantes cósmicos existiam quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos. Isto é problemático porque se pensa que os processos de fusão e alimentação explicam o crescimento de buracos negros supermassivos. deve Levaria mais de um bilhão de anos para alcançá-lo. Uma possível explicação para isto é que o processo de criação de um buraco negro supermassivo pode começar com a chamada “semente de buraco negro”, que fornece um bom ponto de partida para estes processos de crescimento. Classificadas como “pesadas” ou “leves”, essas sementes provaram ser elusivas em galáxias do universo primitivo.
Em galáxias massivas, o buraco negro supermassivo central pode ficar quieto, como o buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*) da Via Láctea, ou pode devorar avidamente o gás e a poeira circundantes, criando um ambiente violento e turbulento que os astrônomos chamam de núcleo galáctico ativo (AGN). Esses AGNs são brilhantes, emitindo luz em todo o espectro eletromagnético.
A equipe responsável pela pesquisa observou que a grande maioria dos buracos negros encontrados em galáxias anãs estão em acreção (ganhando matéria e massa) e foram identificados como fixando residência em núcleos galácticos ativos.
“Galáxias anãs têm densidades estelares mais baixas e formas mais irregulares de poços potenciais em seus centros do que galáxias mais massivas”, disse a líder da equipe Megan R. Sturm, da Montana State University, ao Space.com. “Portanto, se um buraco negro se formar na periferia da sua galáxia hospedeira, é menos provável que desça em espiral até ao centro. Alguns investigadores prevêem mesmo que cerca de metade dos buracos negros em galáxias anãs estão a vaguear.”
“Se for este o caso, os levantamentos de centros galácticos de todo o céu podem simplesmente deixar escapar um grande número de galáxias anãs que albergam buracos negros massivos. Isto tem implicações importantes para a proporção de buracos negros nesta gama de massas e, portanto, para a formação de buracos negros através da propagação.”
Uma visão diferente do AGN descentralizado
O problema com a detecção de buracos negros errantes nessas pequenas galáxias é que os AGNs dessas galáxias anãs devem ser distinguidos de outras fontes de radiação, como regiões de intensa formação estelar ou “explosões estelares”, e Explosão de supernova. Isso pode ser feito estudando essas áreas sob vários comprimentos de onda de luz diferentes.
“Observar buracos negros massivos em galáxias anãs pode ser um processo complexo”, disse Sturm. “Como a luminosidade máxima dos AGNs é proporcional à sua massa, os AGNs em galáxias anãs são normalmente mais escuros do que os AGNs mais massivos.” “Além disso, os AGNs de baixa luminosidade/baixa massa podem não ter a tradicional região de linha larga, ou as linhas largas podem ser fracas e difíceis de detectar.”
A equipe usou os telescópios Chandra e Hubble para estudar 12 galáxias anãs e já havia detectado núcleos galácticos ativos em ondas de rádio. Oito dos AGN parecem estar deslocados do centro das suas galáxias anãs hospedeiras, ou “não nucleares”, sugerindo que podem abrigar buracos negros remanescentes.
“Normalmente, os buracos negros supermassivos são encontrados nos núcleos de galáxias massivas. No entanto, as oito galáxias anãs da nossa amostra mostram emissões de rádio compactas originadas fora do núcleo óptico da galáxia, compensadas em cerca de um a dois quiloparsecs (um quiloparsec equivale a cerca de 3.262 anos-luz) e, em alguns casos, completamente fora da galáxia hospedeira”, disse Sturm. “Estes podem ser candidatos a buracos negros ‘errantes’. Embora estes candidatos a AGN errantes tenham sido observados em frequências de rádio, a obtenção de observações semelhantes a AGN em comprimentos de onda ópticos ou de raios-X confirmaria a existência de AGNs.”
Sturm explicou que ela e seus colegas conseguiram detectar uma das fontes, designada ID 64, através da luz óptica do Hubble e dos raios X do Chandra. No entanto, isto sugere que na verdade se trata de um AGN mais distante que está simplesmente alinhado com esta galáxia anã da nossa perspectiva.
“Sete galáxias na nossa amostra não têm equivalentes ópticos/de raios-X detectados. No entanto, ainda é possível que estas galáxias sejam buracos negros errantes que estão isolados ou localizados dentro de aglomerados estelares globulares ou nucleares que estão logo abaixo do nosso limite de detecção do Hubble,” continuou ela. “Também é possível que sejam intrusos com alto desvio para o vermelho no fundo que se sobrepõem a galáxias no nosso céu, como é o caso do ID 64.”
Determinar se estas sete galáxias albergam de facto buracos negros persistentes, ou se estes sinais de rádio são o resultado de núcleos galácticos activos mais distantes, pode exigir a ajuda do JWST, um irmão do Telescópio Espacial Hubble, avaliado em 10 mil milhões de dólares.
“Com as excelentes capacidades do JWST, pode ser possível identificar as fontes de fontes de rádio não nucleares para os restantes sete candidatos a buracos negros errantes”, disse Sturm. “Com uma resolução mais alta, o JWST pode ser capaz de observar a fonte de emissão de rádio compacta, seja ela o núcleo de uma galáxia anã fragmentada/aglomerado de estrelas dentro da galáxia hospedeira ou uma galáxia de fundo com alto desvio para o vermelho.”
As descobertas da equipe foram publicadas em O Jornal Astrofísico.
