Teoria do buraco negro fugitivo poderá ser comprovada

Um buraco negro com massa 600 milhões de vezes maior que a do Sol foi expulso do centro de uma galáxia distante, de acordo com pesquisas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, em Garching, Alemanha. A observação sem precedentes, caso confirmada, representaria uma validação que os teóricos aguardam há muito tempo.

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Previsões de que buracos negros gigantes permitem o escape de tanta energia, ao se fundir, que são ejetados de suas galáxias, existem há muito tempo. Mas uma busca inicial de indícios quanto a buracos negros supermaciços fugitivos apresentou resultados decepcionantes.

Caso buracos negros como esses estivessem à solta no espaço intergaláctico, algumas galáxias já não teriam buracos negros em posição central. Isso suscitaria muitas perguntas para os astrônomos, que vieram a concluir que buracos negros são essenciais para controlar a expansão das galáxias.

Stefanie Komossa, astrofísica do Instituto Max Planck, diz que sua equipe teve sorte ao identificar o buraco negro em meio a milhares de outras coisas interessantes no banco de dados astronômico gerado pelo Levantamento Digital Sloan.

"Ele nos pareceu imediatamente incomum e muito especial", disse Stefanie, a autora principal do estudo, publicado no Astrophysical Journal. Eles acreditam que a velocidade do buraco negro fugitivo seja de 2,65 mil km/s.

Supermaciço
Os buracos negros, objetos com atração gravitacional forte a ponto de impedir que a luz escape, muitas vezes se formam do colapso de estrelas comuns. Mas eles empalidecem em tamanho e massa diante dos buracos negros supermaciços da classe SMBH que se localizam em posição central na maioria das galáxias e crescem ao devorar estrelas.

Eles também podem crescer quando dois deles colidem durante a fusão de duas galáxias. Por décadas, os teóricos da relatividade geral tentaram simular a complicada "espiral de morte" dos SMBH em fusão. Os momentos finais da fusão apresentam ímpeto imenso, e isso deve dar empuxo considerável ao buraco negro resultante da fusão.

Simulações iniciais demonstraram que as velocidades iniciais de empuxo eram de algumas centenas de quilômetros por segundo - rápidas o bastante para ejetar buracos negros de galáxias anãs de pequeno porte.

Todavia, nos últimos anos, novos modelos, que incluem a rotação dos SMBH, demonstram que os buracos negros devem ser capazes de recuar a milhares de quilômetros por segundo - velocidade suficiente para que escapem à atração de galáxias de qualquer tamanho.

O relatório da equipe de Stefanie é a primeira observação do fenômeno - "uma imensa validação" para os teóricos, diz Scott Hughes, astrofísico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em Cambridge. "A analogia com uma arma fumegante realmente funciona", ele diz. "O que se vê no caso é o recuo da arma".

Observação clara
Stefanie estava à procura de buracos negros expulsos por meio da observação a comprimentos de onda de luz emitidos por gases que giram em torno dos buracos negros pouco antes de serem engolidos. A teoria sustenta a idéia de que um buraco negro expulso carregue algum gás com ele e deixe algum gás para trás na galáxia.

Stefanie encontrou indícios de duas porções separadas desse gás, e mediu a diferença de velocidade entre elas, o resultou em um provável candidato a buraco negro de alta velocidade.

Ela diz que a expulsão provavelmente aconteceu no último milhão de anos, porque de outra forma o buraco negro expulso teria esgotado o material incandescente que consome. Nesse prazo, o buraco negro pode ter viajado alguns milhares de anos-luz, segundo ela.

Stefanie espera corroborar a descoberta com uma observação realizada pelo telescópio espacial Hubble, que oferece resolução alta o suficiente para captar a diferença espacial entre a galáxia e seu buraco negro.

Comprovação
O resultado faz mais do que simplesmente satisfazer os responsáveis pelo modelo. Os astrofísicos vêm planejando missões como a antena a laser de interferômetro espacial (LISA), cujo objetivo seria medir as sutis oscilações no espaço causadas por ondas gravitacionais fracas.

Mas eles não sabem como eventos que em geral produzem ondas de gravitação, a exemplo das fusões entre buracos negros, realmente acontecem. Os resultados de Stefanie dão aos proponentes do LISA alguma garantia de que de fato encontrarão alguma coisa a detectar.

Os SMBH também estão intimamente ligados à evolução das galáxias. Liberam jatos de energia que podem chocar nebulosas gasosas, acionando o colapso gravitacional de gás que resulta na formação de uma estrela.

Quanto maior o SMBH, maior o bolsão estelar no núcleo da galáxia. Caso galáxias sem buracos negros em posição central se provem relativamente comuns, explicar a formação e evolução das galáxias se tornaria problemático.

Os astrônomos estão entusiásticos quanto ao resultados, mas desejam alguma corroboração. Erin Bonning, pesquisadora de pós-doutorado em astrofísica na Universidade de Yale, em New Haven, Connecticut, conduziu no ano passado o estudo que não detectou sinais de buracos que se movam rápido dessa forma, e diz que o algoritmo de computador que ela usou não capturou o buraco negro em questão.

"Isso nos faz imaginar o que mais poderíamos ter perdido", ela diz. Erin afirma que os dados e a análise de Stefanie parecem sólidos. "Trata-se da coisa mais convincente que já vi até hoje".

Tradução: Paulo Migliacci M. E.