Impressão de artista do buraco negro em fuga. Crédito: raios-X - NASA/CXC/NRAO/D.-C. Kim; ótico - NASA/STScI; ilustração - NASA/CXC/M. Weiss
Os buracos negros supermassivos são geralmente objetos estacionários, localizados nos centros da maioria das galáxias. No entanto, usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, os astrónomos recentemente caçaram o que poderá ser um buraco negro supermassivo em movimento. Este possível buraco negro em fuga, que contém cerca de 160 milhões de vezes a massa do nosso Sol, está localizado numa galáxia elíptica a mais ou menos 3,9 mil milhões de anos-luz da Terra. Os astrónomos estão interessados nestes buracos negros supermassivos em movimento porque podem revelar mais sobre as propriedades destes objetos enigmáticos. Este buraco negro pode ter "recuado", na terminologia usada pelos cientistas, quando dois buracos negros supermassivos mais pequenos colidiram e fundiram-se para formar um ainda maior.
Ao mesmo tempo, essa colisão teria produzido ondas gravitacionais, emitidas mais fortemente numa dada direção do que noutras. Este buraco negro recém-formado recebeu um impulso na direção oposta dessas ondas gravitacionais mais fortes. Este "pontapé" teria empurrado o buraco negro para fora do centro da galáxia, conforme ilustrado na impressão de artista.
A força do pontapé depende da velocidade e direção da rotação dos dois buracos negros mais pequenos antes de se fundirem. Portanto, podem ser obtidas informações sobre estas propriedades importantes, mas elusivas, através do estudo da velocidade de recuo dos buracos negros.
Os astrónomos encontraram este candidato a buraco negro em recuo peneirando através de dados óticos e raios-X de milhares de galáxias. Primeiro, usaram observações do Chandra para selecionar galáxias que continham uma brilhante fonte de raios-X e que haviam sido observadas como parte do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). A brilhante emissão de raios-X é uma característica comum dos buracos negros supermassivos em rápido crescimento. Em seguida, os investigadores procuraram ver se as observações destas brilhantes galáxias em raios-X, pelo Telescópio Espacial Hubble, revelavam nas imagens óticas dois picos perto do seu centro.
Estes dois picos podiam mostrar a presença de um par de buracos negros supermassivos ou que um buraco negro em retrocesso se tinha afastado do enxame de estrelas no centro da galáxia. Se esses critérios fossem cumpridos, então os astrónomos passavam para a análise do espectro do SDSS, que mostra como a quantidade de luz visível varia com o comprimento de onda. Se os investigadores encontrassem sinais indicadores, nos espectros, da presença de um buraco negro supermassivo, continuavam a investigação com um exame ainda mais detalhado dessas galáxias.
Depois de toda esta pesquisa, foi descoberto um bom candidato para buraco negro em retrocesso. A imagem esquerda da inserção foi obtida graças aos dados do Hubble, que mostra dois pontos brilhantes perto do meio da galáxia. Um deles está localizado no centro da galáxia e o outro a cerca de 3000 anos-luz do centro. A última fonte mostra as propriedades de um buraco negro supermassivo crescente e a sua posição coincide com a de uma fonte de raios-X brilhante detetada com o Chandra (imagem direita da inserção).
Usando dados do SDSS e do telescópio Keck no Hawaii, a equipa determinou que o buraco negro crescente localizado perto, mas visivelmente deslocado do centro da galáxia, tem uma velocidade diferente da da galáxia. Estas propriedades sugerem que esta fonte poderá ser um buraco negro supermassivo em retrocesso.
A galáxia que hospeda este possível buraco negro em recuo também mostra algumas evidências de perturbação nas regiões externas, o que é uma indicação que poderá ter ocorrido uma fusão entre duas galáxias num passado relativamente recente. Dado que se pensa que as fusões entre buracos negros supermassivos ocorram quando as galáxias-mãe se fundem, esta informação suporta a ideia de um buraco negro em retrocesso no sistema.
Além disso, existe uma alta formação estelar na galáxia, estimada em várias centenas de vezes a massa do Sol por ano. Isto está de acordo com as simulações de computador, que preveem que as taxas de formação estelar podem ser elevadas para galáxias em fusão, particularmente aquelas que contêm buracos negro em recuo.
Outra explicação possível para os dados é que os dois buracos negros supermassivos estão localizados no centro da galáxia, mas um deles não está a produzir radiação detetável pois está a crescer muito lentamente. Os investigadores favorecem a explicação do buraco negro em retrocesso, mas são necessários mais dados para fortalecer este caso.
O artigo que descreve estes resultados foi recentemente aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.
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