Cientistas descobrem dois buracos negros supermassivos separados por apenas 300 anos-luz; a menor distância já observada

Um par de buracos negros supermassivos foi recentemente observado em um estágio avançado de fusão, enquanto suas galáxias-mãe se aproximam uma da outra. A descoberta foi feita graças aos telescópios espaciais Hubble e Chandra (observatório de raios-X), que identificaram os dois buracos negros separados por uma distância entre 300 e 400 anos-luz. Embora isso pareça uma grande distância, trata-se da menor separação já confirmada entre buracos negros dessa magnitude, o que proporciona uma oportunidade sem precedentes para estudar o que ocorre quando esses gigantes se aproximam.

Ao contrário das estrelas, as colisões entre galáxias ocorrem com mais frequência — se considerarmos “frequente” algo que acontece uma vez a cada alguns bilhões de anos. A maioria das grandes galáxias, inclusive de tamanho médio, abriga buracos negros supermassivos (conhecidos pela sigla em inglês SMBH) em seus centros. Quando essas galáxias colidem, seus buracos negros eventualmente se encontram. Um estudo recente sugere que o buraco negro supermassivo da nossa própria galáxia, a Via Láctea, pode ter engolido outro buraco negro cerca de 9 bilhões de anos atrás.

Imagem do Hubble de MCG-03-34-064 com o centro expandido. Três pontos brilhantes são visíveis em observação atenta, dois dos quais têm emissões de raios X indicativas de buracos negros. O terceiro é provavelmente um pedaço de gás.

Os buracos negros supermassivos influenciam diretamente a química de suas galáxias, e a interação entre eles pode desencadear mudanças dramáticas que os astrônomos desejam compreender melhor. O processo de fusão desses buracos negros pode levar dezenas de milhões de anos, mas observar diferentes estágios desse evento é como assistir a um filme em stop motion, permitindo uma compreensão detalhada do processo.

A galáxia MCG-03-34-64, onde esse par de buracos negros supermassivos foi identificado, é notável pela grande quantidade de gás que contém, o que oferece potencial para a formação de novas estrelas no futuro. A galáxia também é conhecida por seu espectro de raios-X de comprimento de onda muito curto. Quando os telescópios Hubble e Chandra analisaram a intensa luminosidade em seu núcleo, descobriram algo ainda mais interessante. A luminosidade, conhecida como Núcleo Ativo de Galáxia (AGN), é gerada pelo material que cai em um buraco negro, aquecendo-se devido ao atrito.

Contudo, neste caso específico, os telescópios revelaram que há dois buracos negros supermassivos contribuindo para essa luz intensa. Embora não seja possível observar diretamente nenhum dos dois buracos negros, nem suas sombras, como no famoso caso do buraco negro da galáxia M87, o telescópio Hubble detectou picos de difração provenientes de gás oxigênio aquecido, indicando uma luminosidade excepcional em uma pequena região de sua visão. A suspeita de que isso pudesse ser causado por um segundo disco de acreção dentro do principal foi confirmada pelos dados de raios-X coletados pelo telescópio Chandra.

Quando observamos MCG-03-34-64 na banda de raios-X, vimos duas fontes separadas e poderosas de emissão de alta energia coincidindo com os pontos brilhantes de luz óptica vistos com o Hubble. Ao juntar essas informações, concluímos que estávamos provavelmente observando dois buracos negros supermassivos muito próximos, afirmou a Dra. Anna Trindade Falcão, do Centro de Astrofísica de Harvard e Smithsonian, em um comunicado.

O Hubble também detectou uma terceira fonte de luz intensa no núcleo de MCG-03-34-64, mas nem ele nem os outros telescópios conseguiram determinar sua natureza. Uma teoria em desenvolvimento sugere que jatos emitidos por um dos buracos negros estão colidindo com uma região mais densa de gás.

Quando galáxias se fundem, os buracos negros centrais não colidem diretamente, pelo menos não na maioria dos casos. Em vez disso, eles espiralam um em torno do outro, em uma órbita que vai se degradando conforme as ondas gravitacionais dissipam parte da energia do sistema, de forma semelhante a um satélite que é arrastado pela atmosfera terrestre. Eventualmente, eles se fundem, provocando um “ranger” do espaço-tempo, como o som de um sino.

Já conseguimos detectar ondas gravitacionais resultantes de fusões de buracos negros de massa estelar, mas a fusão de buracos negros supermassivos geraria ondas de comprimento muito maior, que atualmente ultrapassam nossa capacidade de detecção. No entanto, há esperanças de que futuros observatórios espaciais de ondas gravitacionais possam alcançar esse feito.