Se contemplar o vasto tamanho dos objetos astronômicos faz com que você se sinta insignificante, essa nova descoberta fará com que você se sinta positivamente infinitesimal.
É quase impossível imaginar um objeto desse tamanho: um buraco negro supermassivo que é 40 bilhões de vezes mais massivo que nosso Sol. Mas lá está, sentado no centro de uma super-gigante galáxia elíptica chamada Holmberg 15A . Holmberg 15A está a cerca de 700 milhões de anos-luz de distância, no centro do aglomerado de galáxias Abell 85 .
Este gigante esteve na mira dos astrônomos antes. Anteriormente, sua massa era estimada em 310 bilhões de vezes a massa do Sol, um tamanho quase inconcebível. Mas essa estimativa foi baseada em medidas indiretas. Neste novo estudo, os astrônomos rastrearam o movimento das estrelas ao redor do buraco negro e chegaram a 40 bilhões de vezes a massa do Sol.
Como essa nova medição é baseada na observação direta, ela é mais precisa.
O estudo que delineia essa nova medida foi submetido ao The Astrophysical Journal, mas ainda não foi revisado por pares. É intitulado " Um buraco negro de 40 bilhões de massa solar no núcleo extremo da Holm 15A, a galáxia central de Abell 85 ".
O trabalho é baseado em apenas duas noites de observações com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do Very Large Telescope (VLT) do ESO no Observatório do Paranal, no norte do Chile. Usando modelos e observações, a equipe de astrônomos por trás deste trabalho observou a cinemática estelar das estrelas orbitando o buraco. Eles dizem que esse buraco negro é um recordista. “… O SMBH no centro de Holm 15A é o buraco negro mais massivo determinado dinamicamente até agora.”
A impressão artística de dois buracos negros que se fundem, teorizou que é uma fonte de ondas gravitacionais. A SMBH na Holm 15A é provavelmente o resultado de uma fusão de dois buracos negros. Crédito: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel / SXS
Só para ficar claro, esta não é a SMBH mais massiva já encontrada. Esse título, pelo menos agora, pertence ao Ultra Massive Black Hole (UMBH) no centro de TON 618 , um quasar extremamente luminoso a mais de 10 bilhões de anos-luz de distância. Esse gigante é 66 bilhões de vezes mais massivo que o sol. Mas esse UMBH foi medido indiretamente, então sua medição de massa pode ser revisada.
É desafiador imaginar algo que seja 40 bilhões de vezes mais massivo que o Sol. Para colocá-lo em perspectiva, imagine este SMBH situado no centro do nosso Sistema Solar, onde o Sol está. Se estivesse lá, então se estenderia até Plutão e muito além.
Plutão é cerca de 40 unidades astronômicas (UA) longe do sol. E o Cinturão de Kuiper é cerca de 50 UA. A heliopausa é de cerca de 123 UA longe do sol. Mas esta SMBH se estende até aproximadamente 790 UA. O que está localizado no início da nuvem Oort, que começa em torno de 1000 UA.
Esta imagem não está em escala, por razões óbvias. Mas mostra os locais dos marcos de distância em nosso Sistema Solar em Unidades Astronômicas. Se esta recém-medida SMBH estivesse na posição do Sol, ela se estenderia além da heliopausa e se aproximaria da Nuvem de Oort. Crédito de imagem: NASA / JPL-Caltech - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17046, domínio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28366203.
Não é apenas o tamanho da SMBH que é notável. De acordo com outros métodos de medição, é ainda maior que o esperado. "O SMBH da Holm 15A não é apenas o mais massivo até hoje, é também quatro a nove vezes maior que o esperado, dada a massa estelar protuberante da galáxia e a dispersão de velocidade estelar da galáxia", disseram os autores em seu artigo.
Mas como essa SMBH ficou tão grande?
Provavelmente foi formado quando duas Galáxias do Tipo Primitivas (ETG) se fundiram. Neste caso, ambos os ETGs teriam núcleos esgotados, o que significa que não há muitas estrelas lá. Esse tipo de fusão é provavelmente raro, de acordo com os autores, e explica por que essa fera é tão notável.
Também é possível que o SMBH da Holm 15A seja o resultado de uma fusão entre mais de dois ETGs. “… Se o Holm 15A experimentou alguma evolução antecipada acelerada no passado, então pode ser que não apenas um buraco negro binário esteja envolvido, mas possivelmente um cenário mais complicado com múltiplos buracos negros.”
A equipe de astrônomos pretende continuar seu trabalho. Eles acham que sua análise detalhada pode revelar mais informações sobre a história de fusão de galáxias massivas e os buracos negros em seus centros.
Quando se trata de fusão de buracos negros, o Observatório LIGO é a nossa melhor aposta para identificá-los.
“No momento, Holm 15A é apenas o primeiro ETG massivo com um núcleo quase exponencial que foi investigado dinamicamente em detalhes. Modelos dinâmicos e decomposições fotométricas de outras galáxias semelhantes poderiam ajudar a lançar mais luz sobre as questões relacionadas à sua formação e evolução. ”
É possível que continuemos encontrando buracos negros cada vez maiores, e que precisaremos continuar inventando novos nomes para as categorias de tamanho. Nós tivemos buracos negros super maciços e agora buracos negros ultra maciços.
Alguns astrofísicos dizem que provavelmente há um limite para o tamanho do buraco negro antes que o disco de gás entre em colapso e pare de crescer. Esse limite é de cerca de 50 bilhões de massas solares. Mas se dois buracos negros se fundirem e já tiverem atingido esse limite, então um UMBH com até 100 bilhões de massas solares pode ser possível.
Isso é quase inconcebível. E se três buracos negros pudessem se fundir, o que isso significa para os limites de massa dos buracos negros?
De qualquer forma, há muito trabalho a fazer antes de realmente se preocupar de que os gigantes vêm e possam se tornar possíveis. O Observatório LIGO detectou 10 fusões de pares de buracos negros a partir de 2018, e eles são os que são hoje à prova um por semana. Portanto, não há escassez de oportunidades para estudar-las.
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