Quando as estrelas mais massivas morrem, elas entram em colapso para formar alguns dos objetos mais densos conhecidos no Universo: os buracos negros.

Os pesquisadores descobriram mais de 75.000 dos mais brilhantes buracos negros. Crédito da imagem: ESO/WFI (óptico); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submilímetro); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Raios-X), CC BY-SA)

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Eles são os objetos mais "escuros" do cosmos, pois nem mesmo a luz pode escapar de sua gravidade incrivelmente forte.

Por causa disso, é impossível visualizar diretamente os buracos negros, tornando-os misteriosos e bastante desconcertantes. Mas nossa nova pesquisa testou uma maneira de localizar alguns dos buracos negros mais vorazes de todos, tornando mais fácil encontrá-los enterrados no fundo do coração de galáxias distantes.

Apesar do nome, nem todos os buracos negros são negros. Embora os buracos negros tenham muitos tamanhos diferentes, os maiores estão no centro das galáxias e ainda estão crescendo em tamanho.

Esses buracos negros “supermassivos” podem ter a massa de até um bilhão de sóis. O buraco negro no centro de nossa própria galáxia, a Via Láctea, chamado Sagitário A*, cuja descoberta recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2020, é bastante calmo. Mas esse não é o caso de todos os buracos negros supermassivos.

Se materiais como gás, poeira ou estrelas chegarem muito perto de um buraco negro, serão sugados pela enorme força gravitacional. À medida que cai em direção ao buraco negro, ele se aquece e se torna incrivelmente brilhante.

A luz produzida por esses “buracos negros brilhantes” podem abranger todo o espectro eletromagnético, desde os raios X às ondas de rádio. Outro nome para os buracos negros brilhantes no centro das galáxias é “núcleos galácticos ativos”, ou AGN. Eles podem brilhar trilhões de vezes mais que o Sol, e às vezes podem até ofuscar todas as estrelas em sua galáxia.

Matéria girando no buraco negro supermassivo no centro de M87. Crédito da imagem: Event Horizon Telescope

Os buracos negros mais brilhantes

Alguns AGN expelem matéria com violência por meio de um jato, que viaja milhões de quilômetros pelo espaço e pode ser visto por radiotelescópios. Outros produzem “ventos” no centro da galáxia, capazes de empurrar qualquer gás (o combustível necessário para a formação das estrelas) para fora da galáxia.

Jatos violentos jorrando de Hercules A. Crédito da imagem: NASA/ESA/NRAO

Com tais forças destrutivas no meio de uma galáxia, os astrônomos estão certos de que isso deve ter um grande impacto na própria galáxia. Sabemos que a maioria das galáxias está lentamente desligando seus processos de formação de estrelas, e o AGN pode ser um dos culpados.

AGN pode, portanto, não apenas nos ajudar a entender melhor buracos negros indescritíveis, mas estudá-los também nos ensina sobre as próprias galáxias.

Encontrando buracos negros brilhantes

Dependendo de quanto um buraco negro está “comendo”, em qual galáxia ele está e do ângulo de onde podemos vê-lo, o AGN pode ser muito diferente um do outro. Mesmo ao olhar para a mesma galáxia, um astrônomo com um telescópio de raios X pode vê-lo brilhar e descobrir um AGN, enquanto outro astrônomo usando um radiotelescópio pode não ver nada, se o AGN não produzir jatos que são visíveis no espectro de rádio.

Por causa disso, pensava-se que eram todos objetos diferentes, mas ao olhar para os mesmos objetos com diferentes telescópios, os astrônomos descobriram que eles tinham muitas semelhanças e perceberam os benefícios de usar mais do espectro eletromagnético para encontrá-los.

O brilho relativo de uma galáxia em diferentes partes do espectro eletromagnético é chamado de “distribuição de energia espectral”. Isso pode ser usado para medir quantas estrelas existem em uma galáxia, sua idade, de que são feitas e quanta poeira está bloqueando a luz.

Imagem composta mostrando como uma galáxia típica aparece em diferentes comprimentos de onda. Crédito da imagem: ICRAR/GAMA e ESO

Em nossa pesquisa, publicada hoje no Boletim Mensal da Royal Astronomical Society, mostramos que essa técnica também pode ser usada para localizar AGN. Isso significa que agora podemos medir não apenas as propriedades e histórias das estrelas na galáxia, mas também o brilho de seu buraco negro central.

Não é uma coisa simples de se fazer. A diferença entre a luz das estrelas e a luz de um AGN é incrivelmente sutil, então é possível confundir estrelas jovens com um buraco negro brilhante e vice-versa.

Aqui na Austrália, os astrônomos têm usado telescópios australianos para fazer mapas 3D de galáxias em partes específicas do céu. Esses mapas nos permitem vasculhar centenas de milhares de galáxias, abrangendo 11 bilhões de anos de história, para um possível AGN.

Aplicando nosso novo método a 700.000 galáxias, identificamos e quantificamos mais de 75.000 AGN para começar a entender como seu número evoluiu ao longo do tempo e como eles impactaram suas galáxias hospedeiras. Os astrônomos acham que o número de AGN no Universo está ligado à quantidade de formação de estrelas, que sabemos que foi quase dez vezes maior, cerca de 10 bilhões de anos atrás. Mas até que possamos ter certeza de que identificamos todos os AGN ao longo do tempo cósmico em nossas amostras de galáxias, não saberemos com certeza.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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Referência:

BELLSTEDT, Sabine; THORNE, Jessica. Some black holes are anything but black – and we've found more than 75,000 of the brightest ones. The Conversation, 13, dez. 2021. Disponível em: <https://theconversation.com/some-black-holes-are-anything-but-black-and-weve-found-more-than-75-000-of-the-brightest-ones-169938>. Acesso em: 04, jan. 2022.