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Buracos Escuros são comuns?

Fig1: NGC 1600. C.I: NASA.

Normalmente buracos escuros supermassivos  são  encontrados  no centro de galáxias enormes, em regiões do Universo onde há  grande concentração  de outras  galáxias igualmente gigantes.

Entretanto, os dados coletados pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio Gemini indicam que a presença de buracos escuros é mais comum do que se pensava até o século XX.

Ao longo dos primeiros 15 anos do século XXI, o Telescópio Espacial Hubble encontrou dentro do centro da galáxia NGC1600 um buraco escuro supermassivo. Essa descoberta não era esperada, pois, a NGC1600 encontra-se em uma região do Universo onde há outras 36 galáxias, somente. Quando o assunto é dado astronómico isso significa que estamos a lidar com uma região “pobre” em quantidade de galáxias.

A NGC1600 é uma galáxia elíptica, uma galáxia enorme. A maior galáxia na região onde ela se encontra. No seu centro, há um buraco escuro cuja massa foi estimada em 17 mil milhões de massas solares. Isto é, somente o buraco escuro possui uma massa equivalente a 17 mil milhões vezes a massa de nosso Sol (algo em torno de 3,38 x 1040 kg).

 Fig1: NGC 1600. C.I: NASA.

Fig1: NGC 1600. C.I: NASA.

Para fins de comparação, o recorde actual é da marca de 21 mil milhões de massas solares para um buraco escuro que se encontra no centro de um enxame galáctico situado na Cabeleira de Berenice (região com mais de 1 mil galáxias).

Definitivamente, NGC1600 superou todas as expectativas, seu buraco escuro é 10 vezes mais massivo que o valor previsto.

Fig2: Localização de NGC 1600. C.I.: Planetário Digital de Parintins/NEPA/UEA/CNPq.
Fig2: Localização de NGC 1600. C.I.: Planetário Digital de Parintins/NEPA/UEA/CNPq.
Fig3: NGC 1600. C.I.: NASA.
Fig3: NGC 1600. C.I.: NASA.

Na figura 02, encontramos a Constelação Erídano, onde está a galáxia NGC1600 distante da Terra 63700 Mpc (aproximadamente 1,96 x 1024 km).

Quando o assunto são as galáxias, existem poucas delas com o tamanho de NGC1600 e que estão localizadas em regiões com grupos galácticos medianos e/ou pequenos. Porém, o mapeamento do Universo apontou que tais grupos (medianos) são até 50 vezes mais abundantes que aqueles grupos galácticos enormes, por exemplo: o enxame galáctico de Cabeleira de Berenice.

Fig4: Enxame galáctico de Cabeleira de Berenice. C.I.: NASA; NEPA/UEA/CNPq – Planetário Digital de Parintins.
Fig4: Enxame galáctico de Cabeleira de Berenice. C.I.: NASA; NEPA/UEA/CNPq – Planetário Digital de Parintins.

Outro detalhe que chamou a atenção dos astrónomos foi o facto deste buraco escuro apresentar 10 vezes mais massa do que o valor que fora previsto se levasse em conta somente a massa da galáxia NGC1600. Os dados do Hubble levaram os astrónomos a fazerem uma correcção entre a massa do buraco escuro e a massa do bojo central de estrelas da galáxia hospedeira.

A proposta é que o bojo galáctico e a massa do buraco escuro sejam grandezas directamente proporcionais.

No caso particular de NGC1600, a enorme massa de seu buraco escuro ofusca a massa do seu bojo. Em princípio, poderíamos pensar que a relação acima não se aplica à galáxia NGC1600. Porém, se olharmos o histórico de outras galáxias, perceberemos que a grande massa do buraco escuro deve-se ao facto deste buraco escuro da NGC1600 ser o fruto da fusão de outros buracos escuros (fenómeno ocorrido há anos atrás quando as interacções intergalácticas eram mais intensas).  Após a fusão entre duas galáxias o buraco escuro “resultante” fica localizado no núcleo da galáxia “resultante”. E quando se tem buracos escuros binários, um buraco escuro orbita ao redor do outro. Neste cenário, se uma estrela for capturada por um dos buracos escuros, a depender de sua velocidade e trajectória, ela pode causar a desaceleração dos buracos escuros e consequente aproximação entre eles. Até que ambos se encontrem. A fusão entre dois buracos escuros gera um buraco escuro ainda maior. O buraco escuro resultante, agora denominado buraco escuro supermassivo não pára de crescer e engole tudo ao seu redor, inclusive o gás canalizado para o núcleo por colisões galácticas.

Nesta fase, o canibalismo é muito forte e violento, e o buraco escuro é implacável.  Após certo tempo, notar-se-á que a galáxia hospedeira do buraco escuro encontra-se em uma região com poucas outras galáxias. Isso se deve ao facto da galáxia dominante ter devorado as demais galáxias vizinhas. Actualmente, a NGC1600 apresenta o triplo da luminosidade das demais galáxias vizinhas.

Após a fase de canibalismo, o buraco escuro supermassivo entra em processo de “hibernação”, mas continua a influenciar fortemente a velocidade das demais estrelas.

Para medirmos as velocidades das estrelas, usamos o instrumento GMOS (do inglês: Gemini Multi-Object Spectrograph) acoplado ao telescópio Gemini Norte – que tem 8,1 metros de diâmetro. Do ponto de vista espectroscópico, a luz do centro da galáxia pode ser subtraída o que revela a presença de estrelas distantes até uma distância de 3 mil  anos-luz do núcleo da galáxia.

Fig5: Observatório Gemini.
Fig5: Observatório Gemini.

Embora estejam próximas dos buracos escuros, essas estrelas evitam órbitas mais próximas. Com o auxílio do instrumento NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) os astrónomos observaram que, de facto, os buracos escuros binários empurram as estrelas para fora, o que explica a escassez de estrelas próximas do centro galáctico. Assim, um núcleo pobre em estrelas é o que distingue as galáxias massivas das galáxias elípticas comuns, cujos centros são muito mais brilhantes. Segundo os cálculos dos astrónomos que estiveram à frente deste estudo, em média, cerca de 40 mil milhões de Sóis é a quantidade de estrelas jogadas para fora da região central da galáxia. Esse número equivale a uma expulsão do disco inteiro da Via Láctea. Essa pesquisa ainda está a avançar, porém, deixa-nos com uma certeza: buracos escuros são tão comuns quanto às demais estrelas. E podem surgir em locais nada prováveis.

Dr. Nélio Sasaki – Doutor em Astrofísica, Líder do NEPA, Membro da AIU, Membro da ST/Brasil, Membro do PLOAD/Brasil, Membro da SAB, Membro da ABP, Membro da SBPC, Membro da SBF, Revisor da Revista Areté, Revisor da Revista Eletrônica IODA, Revisor ad hoc do PCE/FAPEAM, Coordenador do Planetário Digital de Parintins, Coordenador do Planetário Digital de Manaus, Professor Adjunto da Universidade do Estado do Amazonas (UEA).

 

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