O Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raios-X Chandra, ambos da NASA, identificaram um novo e possível exemplo de uma classe rara de buracos negros. Trata-se do NGC 6099 HLX-1, uma fonte brilhante de raios-X que possivelmente vem de um aglomerado estelar compacto em uma galáxia elíptica gigante.
A descoberta foi descrita em artigo publicado no periódico Astrophysical Journal na última sexta-feira (25).
Tipos de buracos negros
Segundo a NASA, após seu lançamento, o Hubble descobriu que galáxias por todo o universo podem conter buracos negros supermassivos em seus centros, pesando milhões ou bilhões de vezes a massa do nosso Sol.
O telescópio também descobriu que galáxias podem conter milhões de pequenos buracos negros que pesam menos de 100 vezes a massa do Sol — estes se formam quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas.
Há ainda os buracos negros de massa intermediária (IMBHs), que pesam entre centenas e centenas de milhares de vezes a massa do Sol. Essa categoria costuma ser invisível para nós porque não engolem tanto gás e estrelas quanto os supermassivos, que emitem bastante radiação.
“Eles precisam ser flagrados em ação para serem encontrados”, explica o comunicado da agência espacial. “Quando ocasionalmente devoram uma estrela infeliz que passa — no que os astrônomos chamam de evento de ruptura de maré — eles liberam um jorro de radiação.”
Buraco negro misterioso
O IMBH mais recente a ser descoberto foi flagrado se “alimentando” em dados de telescópios. Localizado nos arredores da galáxia NGC 6099, a cerca de 40.000 anos-luz do centro de uma galáxia a 450 milhões de anos-luz, na constelação de Hércules.
“Fontes de raios-X com uma luminosidade tão extrema são raras fora dos núcleos de galáxias e podem servir como uma sonda chave para identificar buracos negros de massa intermediária elusivos”, disse Yi-Chi Chang, pesquisador da Universidade Nacional Tsing Hua, em Taiwan, e autor do estudo. “Eles representam um elo crucial que falta na evolução dos buracos negros, entre os de massa estelar e os supermassivos.”
A emissão de raios-X do NGC 6099 HLX-1 tem uma temperatura de 3 milhões de graus. O Hubble encontrou evidências de um pequeno aglomerado de estrelas ao redor do buraco negro. Este forneceria “alimento” ao buraco negro, já que as estrelas estão tão densamente aglomeradas que estão a apenas alguns meses-luz de distância — cerca de 804 milhões de quilômetros.
Em 2012, o suspeito IMBH atingiu o brilho máximo. Depois, até 2023, ele continuou a diminuir. As observações dessa época são mais difíceis de interpretar. É possível que o buraco negro tenha dilacerado uma estrela, criando um disco de plasma que exibe variabilidade ou pode ser que tenha formado um disco que cintila conforme o gás despenca em direção ao buraco negro.
“Se o IMBH está comendo uma estrela, quanto tempo leva para engolir o gás da estrela? Em 2009, HLX-1 estava bastante brilhante. Depois, em 2012, estava cerca de 100 vezes mais brilhante. E então diminuiu novamente”, afirmou Roberto Soria, pesquisador do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) e coautor do estudo. “Agora precisamos esperar para ver se ele está explodindo várias vezes, ou se houve um começo, um pico, e agora vai diminuir até desaparecer.”
E agora?
O HLX-1 está nos arreadores de sua galáxia hospedeira, NGC 6099, a 40.000 anos-luz do centro da galáxia. A suspeita é de que o buraco negro supermassivo esteja no núcleo da galáxia, que está dormente e não está devorando uma estrela.
No momento, os astrônomos se preparam para fazer um estudo mais aprofundado para descobrir se os buracos negros de massa intermediária podem revelar como os do tipo supermassivo, que são bem maiores, se formam inicialmente. Atualmente, os especialistas têm duas teorias:
Teoria 1: Os IMBHs seriam as “sementes” que dão origem os buracos negros supermassivos. Isso poderia acontecer por meio da união deles, crescendo cada vez mais, seguindo a lógica de que as galáxias maiores se formam ao incorporar galáxias menores. O buraco negro central de uma galáxia também cresceria durante essas fusões.
Observações do Telescópio Espacial Hubble mostram uma relação: quanto mais massiva a galáxia, maior o buraco negro em seu centro. A nova descoberta, com esse IMBH, sugere que as galáxias poderiam ainda ter IMBHs “satélites” orbitando no halo delas, mas que nem sempre caem em direção ao centro.
Teoria 2: A segunda opção sugere que as nuvens de gás no centro dos halos de matéria escura, no universo primitivo, não formaram as estrelas primeiro, mas colapsaram direto em um buraco negro supermassiva. A descoberta de buracos negros muito distantes, desproporcionalmente mais massivos em relação às suas galáxias hospedeiras, pelo Telescópio Espacial James Webb sustenta essa ideia.
“Se tivermos sorte, vamos encontrar mais buracos negros de massa intermediária ‘flutuando livremente’ que de repente se tornam brilhantes em raios-X devido a um evento de ruptura de maré”, declarou Soria. “Se pudermos fazer um estudo estatístico, isso nos dirá quantos desses IMBHs existem, com que frequência eles desintegram uma estrela e como galáxias maiores cresceram ao incorporar galáxias menores.
(Por Redação Galileu)