NASA CXC, NASA STSCI, NAOJ SUBARU, NSF NRAO VLA/The New York Times
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Dennis Overbye, The New York Times - Life/Style

21 de fevereiro de 2021 | 05h00

Os astrônomos estão vasculhando a seção de achados e perdidos do universo em busca do maior e mais poderoso buraco negro que se imaginava que existisse. Até agora, nada foi encontrado.

Nas últimas décadas, tornou-se parte do entendimento astronômico que no centro de toda galáxia há um buraco negro no qual o equivalente a milhões ou mesmo bilhões de sóis teriam desaparecido. Quanto maior a galáxia, mais maciço o buraco negro no seu centro.

Por isso, foi uma surpresa, há dez anos, quando Marc Postman, do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, usando o Telescópio Espacial Hubble, descobriu uma galáxia gigantesca sem qualquer sinal de um buraco negro no seu centro. Normalmente, o centro da galáxia deveria ter uma luz extra no seu núcleo, onde deve ter existido um manto brilhante, produzido por estrelas que foram reunidas lá pela gravidade de um gigantesco buraco negro.

Ao contrário, exatamente no centro do núcleo da galáxia onde deve ter havido um ligeiro solavanco de luz de estrelas, havia uma ligeira depressão. Além disso, todo o núcleo, uma nuvem de estrelas do diâmetro de cerca de 20 mil anos luz, sequer estava no meio da galáxia.

“Meu Deus, isto é realmente incomum”, falou Tod Lauer, especialista em núcleos galáticos no Observatório Nacional de Astronomia Ótica em Tucson, Arizona, e um dos autores do estudo, quando Postman lhe mostrou a descoberta.

Isto foi em 2012. Desde então, os dois pesquisadores e seus colegas procuram por raios-X ou ondas de rádio do buraco negro que está faltando.

A galáxia é uma das mais brilhantes em um aglomerado conhecido como Abell 2261. Ela se localiza a cerca de 2,7 bilhões de anos luz daqui, não muito longe da estrela Vega. O buraco negro ausente do centro da galáxia 2261 deveria conter o equivalente a 10 bilhões de massas solares ou mais. Em comparação, o buraco negro no centro da Via Láctea corresponde a apenas 4 milhões de massas solares.

Então onde a natureza guardou o equivalente a 10 bilhões de sóis?

Uma possibilidade é que o buraco negro esteja lá, mas tenha ficado silencioso, temporariamente sem nada para comer. Mas outra possibilidade provocadora, segundo Lauer e colegas, é que o buraco negro tenha sido projetado para fora da galáxia.

“Em cada pêssego, um caroço”

A possibilidade de provar essa última alternativa permitiria vislumbrar algum dos mais violentos e dinâmicos processos na evolução das galáxias e do cosmos, a respeito do qual os astrônomos teorizaram, mas nunca viram – uma dança de forças titânicas e mundos rodopiantes que podem arremessar estrelas e planetas através do vazio.

“É um mistério intrigante, e nós o estamos estudando”, afirmou Postman em um email. E acrescentou que o próximo Telescópio Espacial James Webb a entrar em operação terá a capacidade de jogar alguma luz, por assim dizer, sobre o caso.

“O que acontece quando você ejeta um buraco negro supermaciço de uma galáxia?”, perguntou Lauer.

Ele faz parte de um grupo informal denominado Nukers. O grupo se reuniu inicialmente sob a direção de Sandra Faber da Universidade da California, em Santa Cruz, nos primeiros dias do Telescópio Espacial Hubble. Nos últimos 40 anos, eles tentaram elucidar a natureza dos núcleos galácticos, usando o olho penetrante do Hubble e de outros novos instrumentos para espiar o íntimo dos corações de galáxias distantes.

“A história do A2262-BCG”, ele disse, referindo-se ao nome formal da galáxia, “é o que acontece com as galáxias mais maciças no universo, as gigantescas galáxias elípticas no término da evolução da galáxia”.

Os buracos negros são objetos tão densos que nem a luz pode escapar de suas garras gravitacionais. Eles são invisíveis por definição, mas as perturbações – raios-X e os gritos das ondas de rádio – causadas pela queda de material em suas garras podem ser vistas em todo o universo. A descoberta dos quasares, nos anos 1960, no centro das galáxias fez com que inicialmente os astrônomos pensassem que buracos negros supermaciços fossem responsáveis por esses perturbações.

Na virada do século, os astrônomos chegaram à conclusão de que cada galáxia abrigava em seu centro um buraco negro supermaciço, milhões ou bilhões de vezes mais maciço do que o Sol. De onde eles vinham – se cresciam a partir de buracos negros menores que haviam se formado do colapso de estrelas, ou formado mediante algum outro processo no início do universo – ninguém sabe ao certo. “Em cada pêssego, há um caroço”, disse Lauer.

Mas como estas entidades influem no seu ambiente?

Em 1980, três astrônomos, Mitchell Begelman, Martin Rees e Roger Blandford, escreveram sobre como estes buracos negros alterariam a evolução das galáxias que habitam. Quando duas galáxias colidem e se fundem – um evento especialmente comum no universo jovem – seus buracos negros iniciais se uniriam e formariam um sistema binário, com dois buracos negros circulando um ao outro.

Begelman e seus colegas argumentaram que estes dois buracos negros maciços, interagiriam com o mar de estrelas no qual estavam imersos. De vez em quando, uma dessas estrelas teria um encontro próximo com o sistema binário, e forças gravitacionais impeliriam a estrela para fora do centro, deixando os buracos negros ainda mais densamente fechados.

Com o tempo, mais estrelas seriam arremessadas do centro. Gradativamente, a luz das estrelas que outrora se concentrava no centro se espalharia em um núcleo mais difuso com um pequeno vislumbre do centro onde o buraco negro binário estava executando a sua dança de acasalamento. O processo é chamado “limpeza”.

“Eles estavam um pouco à frente neste jogo”, disse Lauer referindo-se aos três astrônomos.

Um problema complexo

Um núcleo limpo era o tipo de situação que Lauer e Postman pensavam ter encontrado em Abell 2261. Mas, em vez de um pico no centro do núcleo, havia uma depressão, como se o buraco negro supermaciço e as estrelas do seu séquito tivessem simplesmente sido retirados.

Isto levantou a possibilidade mais dramática de que o cenário imaginado por Begelman e seus colegas havia cessado de existir. Os dois buracos negros haviam se fundido em um gigantesco monte de nada. A fusão teria sido acompanhada por uma explosão cataclísmica de ondas gravitacionais, ondas de espaço-tempo previstas por Einstein em 1916 e finalmente vistas pelos instrumentos LIGO um século mais tarde, em 2016.

Se esta explosão tivesse sido assimétrica, teria arremessado o buraco negro supermaciço resultante disso pela galáxia, ou mesmo para fora dela, algo que o astrônomos nunca observaram. Portanto, descobrir o buraco negro errante era da maior importância.

Outro exame do A2261-BCG revelou pequenos nós de luz no núcleo difuso. Será que um deles poderia abrigar o buraco negro?

Uma equipe chefiada por Sarah Burke-Solado, da Universidade de West Virginia, observou o espaço usando o Hubble e o radiotelescópio Very Large Array em Socorro, no Novo México. Medições pelo espectroscópio do Hubble poderiam dizer com que velocidade as estrelas no interior dos nós estavam se movimentando e, desse modo, saber se seria necessário algum objeto maciço para mantê-las unidas.

Dois dos nós, eles concluíram, provavelmente eram pequenas galáxias com pequenos movimentos internos que estavam sendo canibalizadas pela grande galáxia. As medições do terceiro nó tinham tamanhas margens de erro que ainda não poderiam ser descartadas ou aceitas em termos da localização do buraco negro.

O quarto era um nó muito compacto perto da borda inferior do núcleo e fraco demais para o Hubble, informou Burke-Spolaor. “Para observar este nó teria sido necessária uma quantidade enorme de tempo (centenas de horas) observando com o Telescópio Espacial Hubble", ela disse em um email, e por isso, ainda é um candidato para o esconderijo do buraco negro.

No meio tempo, Imran Nasim, da Universidade de Surrey, que não fazia parte da equipe de Portman, publicou uma análise detalhada  de como a fusão de dois buracos negros supermaciços poderia transformar a galáxia naquilo que foi encontrado pelos astrônomos.

“Simplesmente, o recuo gravitacional da onda ‘chuta’ o buraco negro supermaciço para fora da galáxia”, explicou Nasim. Tendo perdido a sua âncora supermaciça, a nuvem de estrelas ao redor do buraco negro binário se espalha, tornando-se mais difusa. A densidade das estrelas nessa região – a parte mais densa de toda a gigantesca galáxia – é apenas um décimo da densidade de estrelas nos arredores da Via Láctea, resultando em um céu noturno que pareceria anêmico em comparação com o nosso.

Tudo isto é mais um motivo pelo qual os astrônomos aguardam ansiosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, o tão esperado sucessor do Hubble, que está previsto para o final de outubro. Este telescópio será capaz de examinar os quatro nós ao mesmo tempo e determinar se algum deles é um buraco negro supemaciço.

“Aqui você vê a nossa grande sofisticação”, disse Lauer. “Talvez esteja nos nós! Talvez não! Melhor vasculhar tudo!” / TRADUÇÃO DE ANNA CAPOVILLA

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