Astrônomos descobriram o par mais próximo de buracos negros supermassivos já detectados

A apenas 89 milhões de anos-luz de distância, na galáxia NGC 7727, dois buracos negros supermassivos estão destinados a se tornar um.

Novas medições que investigam o coração da galáxia descobriram que o núcleo consiste em um par de buracos negros supermassivos binários. É o binário mais próximo que encontramos até hoje, batendo o detentor do recorde anterior de 470 milhões de anos-luz por uma margem significativa.

Além disso, os dois buracos negros supermassivos estão mais próximos um do outro do que qualquer outro buraco negro binário supermassivo que vimos, separados por uma distância de apenas 1.600 anos-luz. Eventualmente, acreditam os astrônomos, os dois buracos negros ficarão tão próximos que se fundirão, tornando-se uma besta muito maior.

A descoberta não apenas confirma que NGC 7727 é o produto de uma fusão entre duas galáxias, mas nos dá um laboratório maravilhosamente próximo para sondar as interações entre buracos negros supermassivos enquanto eles giram em sua dança orbital pré-fusão.

“É a primeira vez que encontramos dois buracos negros supermassivos tão próximos um do outro, menos da metade da separação do detentor do recorde anterior”, disse a astrônoma Karina Voggel, do Observatório de Estrasburgo, na França.

Existem várias razões pelas quais binários de buracos negros supermassivos são de interesse para os astrônomos. Buracos negros supermassivos são encontrados no centro da maioria das galáxias, os núcleos em torno dos quais tudo gira.

Quando dois são encontrados juntos, isso indica que duas galáxias se uniram. Sabemos que esse processo ocorre; encontrar um buraco negro supermassivo binário pode nos dizer como ele se parece nos estágios finais.

Os binários supermassivos de buracos negros também podem nos dizer algo sobre como esses objetos colossais – milhões a bilhões de vezes a massa do Sol – podem se tornar tão incrivelmente massivos. As fusões de buracos negros binários são uma das maneiras pelas quais esse crescimento pode ocorrer. Encontrar buracos negros supermassivos binários nos ajudará a entender se é um caminho comum para esse crescimento, o que, por sua vez, permitirá uma modelagem mais precisa.

NGC 7727 foi um objeto de interesse para um buraco negro supermassivo binário por algum tempo. Suas características físicas sugerem que a galáxia é o produto de uma fusão galáctica, em algum momento de seu passado distante. No entanto, os buracos negros são difíceis de ver, a menos que estejam acumulando material ativamente. Então, a nuvem de material ao redor do buraco negro brilha intensamente com radiação. NGC 7727 não tinha o fluxo brilhante geralmente associado a dois buracos negros supermassivos ativos.

É aqui que a proximidade da galáxia deu aos astrônomos uma vantagem. Como a NGC 7727 está muito próxima, os pesquisadores foram capazes de obter dados de movimento de estrelas no centro da galáxia, com base na forma como sua luz muda conforme elas giram. Isso revelou que o centro galáctico contém não um, mas dois buracos negros supermassivos.

Um desses buracos negros supermassivos é relativamente grande, medindo cerca de 154 milhões de vezes a massa do Sol. O outro companheiro, muito menor, tem apenas 6,3 milhões de massas solares. Apenas um desses buracos negros estava ativo: o menor. Isso explica por que havia tão pouca radiação; o buraco negro muito maior está quiescente.

Isso sugere, disseram os pesquisadores, que poderia haver muito mais binários supermassivos de buracos negros do que podemos detectar atualmente.

“Nossa descoberta implica que pode haver muito mais dessas relíquias de fusões de galáxias por aí e podem conter muitos buracos negros maciços ocultos que ainda esperam para ser encontrados”, disse Voggel .

“Isso poderia aumentar o número total de buracos negros supermassivos conhecidos no Universo local em 30 por cento.”

Embora os dois buracos negros estejam destinados a se fundir, isso vai levar algum tempo; cerca de 250 milhões de anos ou mais, disseram os pesquisadores. Mas, embora não possamos observar isso acontecendo, o sistema binário oferece esperança de que haja muito mais fusões de buracos negros supermassivos ocorrendo ao nosso redor.

Não podemos detectá-los ainda; as ondas gravitacionais emitidas seriam de frequência muito baixa para nossos instrumentos atuais. Mas novos instrumentos, como o detector de ondas gravitacionais baseado no espaço LISA, devem ser capazes, disseram os pesquisadores.

E a descoberta pode nos dizer como encontrar buracos negros supermassivos binários, mesmo em galáxias mais distantes, onde não podemos obter dados detalhados de movimento das estrelas centrais.

“Visar aglomerados de estrelas nucleares sobreviventes brilhantes em galáxias mescladas pode facilitar a descoberta de buracos negros supermassivos duais em separações menores no Universo local, mesmo quando eles não são núcleos galácticos ativos luminosos” , escreveram eles em seu artigo .

“Isso permitirá estudos muito mais detalhados desses sistemas que podem servir como esquemas de como encontrá-los de forma mais ampla no universo distante.”