Observatório Chandra da NASA descobre buracos negros gigantes em rota de colisão

Astrônomos descobriram a primeira evidência de buracos negros gigantes em galáxias anãs em rota de colisão. Este resultado do Observatório de Raios-X Chandra da NASA tem ramificações importantes para entender como a primeira onda de buracos negros e galáxias cresceu no início do Universo.

Esse mosaico inclui duas imagens compostas apresentadas lado a lado, separadas por uma fina linha branca.
A imagem à nossa esquerda apresenta duas galáxias anãs em colisão nos estágios finais de fusão em uma galáxia maior. A imagem à nossa direita apresenta duas galáxias anãs em colisão nos estágios iniciais de fusão.
No primeiro par de galáxias anãs, à nossa esquerda, uma forma rosa pálida fica dentro de uma nebulosa nuvem azul índigo. A nuvem contém listras rosa neon e manchas brancas fracas. Esta nuvem representa gás e estrelas nas galáxias em fusão. A forma rosa pálida em seu núcleo representa um buraco negro sendo rastreado pelo Observatório de Raios-X Chandra. Diretamente acima da nuvem está um círculo rosa neon e índigo, representando outro buraco negro, seguido por uma cauda curva de círculos índigo nebulosos salpicados de branco. Essa cauda, que se curva para cima e para a nossa direita, é causada por efeitos de maré da colisão em andamento. Como essas duas galáxias anãs estão nos estágios finais de fusão, os cientistas deram à galáxia combinada um único nome: Mirabilis.
No segundo par de galáxias anãs, à nossa direita, uma nuvem rosa neon com um círculo branco brilhante em seu núcleo está acima de uma companheira maior com a mesma configuração de cor. Essas nuvens cor-de-rosa são as galáxias-anãs conhecidas como Vinteuil e Elstir. Os núcleos brancos representam buracos negros rastreados pelo Chandra. Elstir, a maior nuvem rosa neon, apresenta gavinhas finas. Vários desses tentáculos parecem alcançar a galáxia menor, Vinteuil, criando uma ponte de gás e estrelas.
Créditos: raios-X: NASA/CXC/Univ. do Alabama/M. Micic et al.; Ótico: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

As colisões entre os pares de galáxias anãs, identificadas em novo estudo, puxam o gás para os buracos negros gigantes que cada uma contém, fazendo com que os buracos negros cresçam. Eventualmente, a provável colisão dos buracos negros fará com que eles se fundam em buracos negros muito maiores. Os pares de galáxias também se fundirão em um. Os cientistas pensam que o universo estava repleto de pequenas galáxias, conhecidas como “galáxias-anãs”, várias centenas de milhões de anos após o Big Bang. A maioria se fundiu com outras no volume menor e lotado do universo primitivo, colocando em movimento a construção de galáxias cada vez maiores agora vistas ao redor do universo próximo.

As galáxias-anãs, por definição, contém estrelas com uma massa total inferior a cerca de 3 bilhões de vezes a do Sol, em comparação com uma massa total de cerca de 60 bilhões de Sóis estimada para a Via Láctea.

As primeiras galáxias-anãs são impossíveis de observar com a tecnologia atual porque são extraordinariamente fracas em suas grandes distâncias. Os astrônomos conseguiram observar duas galáxias anãs em processo de fusão a distâncias muito mais próximas da Terra, mas sem sinais de buracos negros em ambas as galáxias.

Marko Micic, da Universidade do Alabama em Tuscaloosa, que liderou o estudo, declarou:

Os astrônomos encontraram muitos exemplos de buracos negros em rotas de colisão em grandes galáxias relativamente próximas. Mas as buscas por eles em galáxias-anãs são muito mais desafiadoras e até agora falharam.

O novo estudo superou esses desafios implementando um levantamento sistemático de observações profundas de raios-X do Chandra e comparando-as com dados infravermelhos do Wide Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA e dados ópticos do Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT).

O Chandra foi particularmente valioso para este estudo porque o material que envolve os buracos negros pode ser aquecido até milhões de graus, produzindo grandes quantidades de raios-X. A equipe procurou por pares de fontes brilhantes de raios-X em galáxias-anãs em colisão como evidência de dois buracos negros e descobriu dois exemplos.

A co-autora Olivia Holmes, também da Universidade do Alabama em Tuscaloosa, explicou:

Identificamos os dois primeiros pares diferentes de buracos negros em galáxias-anãs em colisão. Usando esses sistemas como análogos para os do início do universo, podemos nos aprofundar em questões sobre as primeiras galáxias, seus buracos negros e a formação estelar causada pelas colisões.

 

Um par está no aglomerado de galáxias Abell 133 localizado a 760 milhões de anos-luz da Terra. A outra está no aglomerado de galáxias Abell 1758S, que está a cerca de 3,2 bilhões de anos-luz de distância. Ambos os pares mostram estruturas que são sinais característicos de colisões de galáxias.

O par em Abell 133 parece estar nos estágios finais de uma fusão entre as duas galáxias-anãs e mostra uma longa cauda causada pelos efeitos de maré da colisão. Os autores do novo estudo o apelidaram de “Mirabilis” em homenagem a uma espécie ameaçada de beija-flor conhecida por suas caudas excepcionalmente longas. Apenas um nome foi escolhido porque a fusão de duas galáxias em uma está quase completa.

Em Abell 1758S, os pesquisadores apelidaram as galáxias-anãs em fusão de “Elstir” e “Vinteuil”, em homenagem a artistas fictícios de “Em Busca do Tempo Perdido” de Marcel Proust. Os pesquisadores pensam que esses dois foram capturados nos estágios iniciais de uma fusão, fazendo com que uma ponte de estrelas e gás conecte as duas galáxias em colisão.

Os detalhes da fusão de buracos negros e galáxias-anãs podem fornecer informações sobre o passado da nossa Via Láctea. Os cientistas pensam que quase todas as galáxias começaram como anãs ou outros tipos de pequenas galáxias e cresceram ao longo de bilhões de anos por meio de fusões.

A co-autora Brenna Wells, também da Universidade do Alabama em Tuscaloosa, disse:

A maioria das galáxias-anãs e dos buracos negros no início do universo devem ter crescido muito agora, graças a fusões repetidas. De certa forma, as galáxias-anãs são nossos ancestrais galácticos, que evoluíram ao longo de bilhões de anos para produzir grandes galáxias como a nossa própria Via Láctea.

O co-autor Jimmy Irwin, também da Universidade do Alabama em Tuscaloosa, concluiu:

Observações de acompanhamento desses dois sistemas nos permitirão estudar processos cruciais para entender as galáxias e seus buracos negros quando eram bebês.

Artigo Científico

Two Candidates for Dual AGN in Dwarf-Dwarf Galaxy Mergers

Fonte

Chandra: NASA’s Chandra Discovers Giant Black Holes on Collision Course

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