Telescópios de raios-X descobrem evidências de buraco negro errante

Através do Observatório Chandra de raios-X, da NASA, e do observatório XMM-Newton de raios-X, da ESA, os astrónomos descobriram uma fonte variável de raios-X extremamente luminosa, afastada do centro da sua galáxia hospedeira. Este peculiar objeto pode ser um buraco negro errante proveniente de uma galáxia mais pequena que caiu numa maior.

Os astrónomos acreditam que os buracos negros supermassivos, com cerca de 100 mil a 10 mil milhões de vezes a massa do Sol, estão no centro da maioria das galáxias. Há também evidências da existência de buracos negros de massa intermédia, a variar entre 100 e 100 mil vezes a massa do Sol.

Os dois tipos de objeto podem ser encontrados longe da região central de uma galáxia, após colisão e fusão com outra galáxia contendo um buraco negro massivo. À medida que as estrelas, o gás e a poeira da segunda galáxia se vão movendo através da primeira, o buraco negro move-se com elas.

O novo estudo relata a descoberta de um desses buracos negros “errantes” em direção à borda da galáxia lenticular SDSS J141711.07+522.540.8 (ou GJ1417+52, para abreviar), que está localizada a cerca de 4,5 mil milhões de anos-luz da Terra. Este objeto, conhecido como XJ1417+52, foi descoberto durante longas observações realizadas numa região especial, a Banda de Groth Estendida, em dados do XMM-Newton e do Chandra obtidos entre 2000 e 2002. O seu brilho extremo sugere que se possa tratar de um buraco negro, com uma massa estimada de cerca de 100 mil vezes a do Sol, assumindo que a força de radiação na matéria em volta é igual à força gravitacional.

Na imagem acima, de campo largo e de luz ótica, do Telescópio Espacial Hubble, o buraco negro e a sua galáxia hospedeira estão localizados dentro da caixa no canto superior esquerdo. A inserção da esquerda contém a aproximação do Hubble da galáxia GJ1417+52. Dentro desta inserção, o círculo mostra uma fonte pontual na periferia norte da galáxia que pode ser associada ao buraco negro XJ1417+52.

A inserção da direita é a imagem de XJ1417+52 em raios-X obtida pelo Chandra, em roxo, cobrindo a mesma região que o close-up do Hubble. Esta é uma fonte pontual, sem sinais observados de emissão estendida de raios-X.

As observações do Chandra e do XMM-Newton mostram que a emissão de raios-X de XJ1417+52 é tão alta que os astrónomos classificam este objeto como uma “fonte hiperluminosa de raios-X” (HLX – Hyper-Luminous X-ray source). Os objetos deste tipo são entre 10 mil a 100 mil vezes mais luminosos em raios-X que os buracos negros estelares, e 10 a 100 vezes mais poderosos que as “fontes ultraluminosas de raios-X”, ou ULX (Ultraluminous X-ray source).

No seu pico, XJ1417+52 é cerca de 10 vezes mais luminoso que a fonte de raios-X mais brilhante já observada para um buraco negro errante. Também está cerca de 10 vezes mais distante que o recorde anterior para um buraco negro errante.

A emissão de raios-X deste tipo de buraco negro deve-se ao material que cai na sua direção. Os raios-X de XJ1417+52 atingiram o pico de brilho entre 2000 e 2002. A fonte não foi detetada em observações posteriores do Chandra e do XMM, obtidas em 2005, 2014 e 2015. Em termos gerais, entre 2000 e 2015, o brilho de raios-X da fonte diminuiu em pelo menos um fator de 14.

Os autores julgam que a explosão de raios-X observada em 2000 e 2002 ocorreu quando uma estrela passou muito perto do buraco negro e foi despedaçada pelas forças de maré. Alguns dos restos gasosos terão sido aquecidos tornando-se brilhantes em raios-X, à medida que a estrela caia para o buraco negro, provocando o pico das emissões.

A localização e o brilho da fonte ótica, na imagem do Hubble, que pode estar associada a XJ1417+52 sugerem que o buraco negro pode ter originalmente pertencido a uma pequena galáxia que chocou com a maior, GJ1417+52. O evento terá arrancado a maioria das estrelas mas deixado o buraco negro e as suas estrelas vizinhas no centro da pequena galáxia. Se esta ideia estiver certa, as estrelas circundantes são o que se vê na imagem do Hubble.

Um artigo, da autoria de Dacheng Lin (Universidade de New Hampshire) e sua equipa, a descrever os resultados surge no The Astrophysical Journal e está disponível online.

Fonte da notícia: NASA.