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Par de buracos negros vistos em “jantar” de fusão de galáxias

Dois buracos negros supermassivos, que parecem estar separados pela menor distância já vista, foram detectados em diferentes comprimentos de onda. Localizados na UGC 4211, duas galáxias em fase final de fusão e localizadas a cerca de 480 milhões de anos-luz da Terra, os objetos têm 200 e 125 milhões de vezes a massa do Sol, respectivamente, e parecem estar separados por apenas 750 anos.

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À medida que devoram a matéria que chegou muito perto, os buracos negros supermassivos emitem jatos e ventos que formam um núcleo galáctico ativo e luminoso. Os autores do novo estudo compararam essas emissões com as do telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile, que indicou buracos negros se alimentando do “banquete” formado pelos produtos da colisão galáctica.

Esses buracos negros se encontraram quando as galáxias colidiram. Eventualmente, eles começarão a orbitar um ao outro – e, conforme o gás e as estrelas se aproximam deles e roubam energia orbital, eles se aproximam. Em algum momento, eles vão começar a produzir ondas gravitacionais mais fortes do que qualquer outra já detectada; eventualmente eles irão colidir, formando um buraco negro ainda maior.

Michael Koss, principal autor do estudo, observa que o ALMA tem alta resolução espacial para observar objetos próximos. “Nosso estudo identificou um dos pares mais próximos de buracos negros em uma colisão galáctica e, como sabemos que eles são muito mais comuns no universo distante, esses buracos negros binários também podem ser muito mais comuns do que pensávamos”, disse ele.

Mesmo com as capacidades do ALMA, a equipa usou outros telescópios para obter uma “imagem completa” dos buracos negros. Então, eles trabalharam com dados do Chandra, Hubble, Very Large Telescope e observatório WM Keck no Havaí. Juntos, os dados ofereceram uma visão completa das galáxias que se fundem em diferentes comprimentos de onda.

Abaixo, você confere uma animação que representa os buracos negros devorando o gás, poeira e outros materiais dispersos pela colisão:

“Cada comprimento de onda nos conta uma parte diferente da história”, disse Ezequiel Treister, coautor do estudo. “Enquanto as imagens ópticas terrestres nos mostraram toda a fusão da galáxia, o Hubble revelou as regiões nucleares em alta resolução e as observações de raios-X mostraram que havia pelo menos um núcleo ativo no sistema”, explicou ele. “E o ALMA mostrou-nos a localização exata destes dois buracos negros famintos e em crescimento,” concluiu.

Embora sejam eventos comuns, as fusões de galáxias distantes não são simples de observar. Assim, a detecção de uma fusão próxima, juntamente com um par de buracos negros supermassivos, pode até ajudar na detecção das ondas gravitacionais produzidas por eles. “Pode haver vários pares de buracos negros supermassivos crescendo nos centros das galáxias, mas que ainda não identificamos”, acrescentou Treister.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado no The Astrophysical Journal Letters.

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