Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA e o Observatório de Raios-X Chandra, os astrônomos têm caçado buracos negros “errantes” que passam por galáxias anãs. A descoberta destes buracos negros rebeldes em galáxias tão pequenas pode fornecer um “registo fóssil” que ajuda a explicar como os buracos negros supermassivos cresceram até atingirem massas de milhões ou milhares de milhões de vezes a do Sol.
Buracos negros supermassivos são encontrados no coração de todas as galáxias massivas, e o Telescópio Espacial James Webb (JWST) já está descobrindo cada vez mais esses titãs cósmicos quando o universo tem menos de 1 bilhão de anos. Isto é complicado porque se pensa que os processos de fusão e alimentação explicam o crescimento de buracos negros supermassivos. querer Leva mais de 1 bilhão de anos para se concretizar. Uma possível explicação para isto é que o processo de formação de buracos negros supermassivos dá início a estes processos de crescimento, formando as chamadas “sementes de buraco negro”. Estas sementes, classificadas como “pesadas” ou “leves”, provaram ser evasivas em galáxias do Universo primitivo.
Em galáxias massivas, os buracos negros supermassivos centrais, como o buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*) da Via Láctea, podem estar inativos ou podem corroer o gás e a poeira circundantes, criando um ambiente violento e turbulento. Esses AGNs são brilhantes, emitindo luz em todo o espectro eletromagnético.
A equipe por trás desta investigação descobriu que a maioria dos buracos negros encontrados em galáxias anãs estão em acreção (ganhando matéria e massa) e foram identificados como residentes em AGNs.
“Em comparação com galáxias mais massivas, as galáxias anãs podem ter densidades estelares centrais mais baixas e poços potenciais de formato mais irregular”, disse a líder da equipe, Megan R. Sturm, ao Space.com. “Como resultado, se um buraco negro se formar na região exterior da sua galáxia hospedeira, é pouco provável que rode sempre no centro. Alguns investigadores prevêem que cerca de metade dos buracos negros em galáxias anãs estão errantes.
“Se for este o caso, todos os levantamentos do céu apontados para os centros das galáxias não têm uma grande população de galáxias anãs que albergam buracos negros massivos. Isto tem implicações importantes para a fração de buracos negros nesta gama de massas e, portanto, para a formação de buracos negros por sementeira.”
Vendo AGNs descentralizados sob uma luz diferente
O problema com a detecção de buracos negros errantes nestas pequenas galáxias é que estes AGNs interestelares anões devem ser distinguidos de outras fontes de radiação, tais como formação estelar intensa ou “explosões estelares”. Explosões de supernovas. Isto pode ser feito examinando essas regiões em diferentes comprimentos de onda de luz.
“Observar buracos negros massivos no regime anão pode ser uma tarefa complexa. Como a luminosidade máxima de um AGN é proporcional à sua massa, os AGNs em galáxias anãs são tipicamente mais fracos do que os seus homólogos mais massivos,” disse Sturm. “Além disso, os AGNs de baixa luminosidade/baixa massa podem não ter uma região de linha larga tradicional ou ter linhas largas que são fracas e difíceis de detectar. Isto torna-os difíceis de ver e fáceis de confundir com outros objetos estelares ou processos relacionados com a formação de estrelas.”
A equipe usou o Chandra e o Hubble para estudar 12 galáxias anãs nas quais AGNs já haviam sido detectados em ondas de rádio. Oito destes AGNs pareciam estar deslocados das suas estrelas hospedeiras anãs, ou núcleos “não nucleares”, indicando que podem conter buracos negros errantes.
“Normalmente, os buracos negros supermassivos residem nos núcleos de galáxias massivas. No entanto, as oito galáxias anãs na nossa amostra mostram emissões de rádio compactas de fora do núcleo óptico da galáxia, que é de cerca de um a dois quiloparsecs (cerca de 3.262 eventos de luz por quiloparsec e fora) inteiramente”, disse Sturm. “Estes são candidatos a buracos negros ‘errantes’. Embora estes candidatos a AGN errantes sejam observados em frequências de rádio, a obtenção de observações semelhantes de AGN em comprimentos de onda ópticos ou de raios-X confirmará a presença de um AGN.”
Sturm explicou que ela e seus colegas conseguiram detectar uma dessas fontes, designada ID 64, na luz óptica e nos raios X do Hubble com o Chandra. No entanto, revelou que se tratava na verdade de um AGN muito distante que, da nossa perspectiva, estava a fundir-se com esta galáxia anã.
“Sete galáxias na nossa amostra não detectaram paralelos ópticos/raios-X significativos. No entanto, estes são provavelmente buracos negros isolados ou residentes em aglomerados globulares ou nucleares que estão abaixo dos nossos limites de detecção do Hubble,” continuou ele. “Também é provável que sejam eventos interestelares de fundo, com alto desvio para o vermelho, que se sobrepõem às nossas próprias galáxias no céu, como é o caso da ID 64.”
Determinar se estas sete galáxias estão realmente a albergar buracos negros errantes, ou se estes sinais de rádio são o resultado de AGNs mais distantes, poderia ser ajudado pelo telescópio espacial de 10 mil milhões de dólares do Hubble, irmão JWST.
“Identificar a origem das fontes de rádio não nucleares para os restantes sete candidatos a buracos negros errantes é possível com as excelentes capacidades do JWST”, disse Sturm. “Com sua alta resolução, o JWST pode observar a fonte da mais fraca emissão de rádio, seja ela o centro de uma galáxia anã/aglomerado estelar desordenado dentro da galáxia hospedeira ou uma galáxia de fundo com alto desvio para o vermelho.”
Os resultados da equipe são publicados Jornal de Astrofísica.
