Os cientistas descobriram que alguns buracos negros supermassivos giram muito mais rapidamente do que o esperado. A descoberta ocorreu como resultado de uma nova forma de “arqueologia do buraco negro” que liga o buraco negro ao gás e à poeira que eles consumiram para crescer mais de 7 bilhões de anos de história cósmica.
As conclusões, cortesia da Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sugerem algumas coisas. Por um lado, o universo inicial pode ter sido mais ordenado do que suspeita anteriormente. E, em segundo lugar, o crescimento de buracos negros supermassivos através da cadeia de fusões de orifícios pretos progressivamente maiores e maiores (desencadeados à medida que as galáxias colidem e mesciam) pode ser complementada pelos objetos que se delicia com o gás e a poeira circundantes.
“Estudamos os gigantes buracos negros encontrados nos centros de galáxias, de hoje até sete bilhões de anos atrás”, disse o membro da equipe Logan Fries, da Universidade de Connecticut, em comunicado. “Inesperadamente, descobrimos que eles estavam girando rápido demais para serem formados apenas por fusões de galáxias.
“Eles devem ter se formado em grande parte a partir de material caindo, cultivando o buraco negro suavemente e acelerando sua rotação”.
Medir o giro do buraco do balck não é fácil
Apesar de serem monstros cósmicos que moldam todas as galáxias ao seu redor, buracos negros supermassivos com massas milhões ou bilhões de vezes a do sol (e seus colegas estelares mais diminutos) são em geral.
Eles podem ser definidos individualmente por apenas três características: massa, rotação e, menos importante, carga elétrica. Como o físico John Wheeler explicou espirituadamente essa falta de características distintivas: “Buros negros não têm cabelo”.
“Os buracos negros parecem tão exóticos, mas você pode descrevê -los completamente com apenas dois números: taxa de massa e rotação”, explicou batatas fritas. “O problema é que a massa é difícil de medir e a rotação é ainda mais difícil.”
A velocidade na qual é difícil distinguir uma velocidade do buraco negro da velocidade em que a nuvem achatada de gás e poeira achatada – o disco de acreção – gira.
“O desafio está em separar o giro do buraco negro da rotação do disco de acreção ao redor”, disse Jonathan Trump, membro da equipe e pesquisador da Universidade de Connecticut, no comunicado. “A chave é olhar para a região mais interna, onde o gás está caindo no horizonte de eventos do buraco negro.
“Um buraco negro giratório arrasta esse material mais interno ao longo do passeio, o que leva a uma diferença observável quando olhamos para os detalhes em nossas medições”.
Um registro fóssil cósmico
A equipe abordou a tarefa desafiadora de determinar a rotação dos buracos negros usando o projeto de mapeamento de reverberação do SDSS. Este projeto vem fazendo medições de massa extremamente precisas para centenas de buracos negros, além de realizar observações detalhadas das estruturas dos discos de acréscimo dos vazios.
Esses dados vem na forma de espectros, ou luz emitida no espectro eletromagnético. Com isso na mão, os cientistas podem começar a medir a taxa na qual um buraco negro central gira.
Uma mudança sutil no comprimento de onda da luz revela muito sobre a rotação do buraco negro. Quando o material cai no buraco negro, também traz momento angular – essa rotação revela detalhes da dieta passada de um buraco negro.
“Eu chamo essa abordagem de ‘Arqueologia do buraco negro’ porque estamos tentando entender como a massa de um buraco negro cresceu com o tempo”, disse Fries. “Ao olhar para o giro do buraco negro, você está basicamente olhando para o seu disco fóssil”.
Esse “registro fóssil” pode ser decodificado quando os cientistas comparam a taxa de rotação observada com o previsto.
Atualmente, o modelo preferido sugere que os buracos negros supermassivos crescem por fusões acionadas quando suas galáxias domésticas colidem e mesciam. Como essas galáxias individuais têm suas próprias taxas de rotação e orientação aleatória, quando se fundem, essas rotações podem cancelar. Ou, pelo menos, eles poderiam se combinar. Ambos os resultados deve ser igualmente provável.
Diante disso, os cientistas esperam que os buracos negros girem muito lentamente. Não é isso que essa equipe descobriu, no entanto.
Esta pesquisa não apenas revelou que muitos buracos negros estão girando mais rapidamente do que o esperado, mas também mostrou que os buracos negros em galáxias mais distantes giram ainda mais rapidamente do que os do universo local.
Isso sugere que a rotação dos buracos negros pode ser construída gradualmente com o tempo. Uma maneira que poderia acontecer é através do acúmulo de momento angular do buraco negro por sua acumulação gradual de poeira e gás.
Os pesquisadores poderiam testar ainda mais essa idéia e verificar esses resultados usando observações do Telescópio Espacial de James Webb (JWST), que, em seus três anos de operação, encontram buracos negros supermassivos de épocas anteriores e anteriores do universo.
“Os buracos negros realmente se sentam na fronteira do entendimento humano”, disse Juna Kollmeier, diretora do SDSS-V, a fase atual do SDSS, no comunicado. “Realizamos pesquisas maciças como o SDSS para construir uma imagem astrofísica empírica de suas propriedades fundamentais contra as quais nossos modelos teóricos podem ser colocados à prova”.
As batatas fritas apresentaram as descobertas da equipe em 14 de janeiro na 245ª reunião da Sociedade Astronômica Americana (AAS) em National Harbor, Maryland.
