Uma descoberta impressionante acaba de ser feita: um buraco negro ultramassivo foi encontrado em um sistema de galáxias localizado a cerca de 5 bilhões de anos-luz da Terra. Essa pesquisa inovadora foi liderada por Carlos Melo-Carneiro, que é doutorando em Astrofísica na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Melo-Carneiro, que está no último ano de seu doutorado, tem se concentrado em entender a massa das galáxias. Em uma entrevista ao Canaltech, ele explicou: “Como não é possível simplesmente ‘colocar uma galáxia em uma balança’, precisamos usar métodos indiretos e criativos para estimar a massa desses objetos gigantescos.”

A fim de determinar a massa, ele utiliza dois métodos. O primeiro envolve a análise do movimento das estrelas que estão na galáxia em questão, o que depende diretamente da massa das estrelas. O segundo método é baseado nas chamadas lentes gravitacionais, um fenômeno que já foi previsto pela Teoria da Relatividade Geral, desenvolvida por Albert Einstein.

As lentes gravitacionais se formam quando dois objetos cósmicos estão alinhados em relação ao observador, sendo que o objeto mais próximo possui uma massa significativamente maior. Melo-Carneiro comentou: “Devido à sua enorme massa, o objeto mais próximo curva o caminho da luz emitida pelo objeto mais distante, fazendo com que essa luz chegue até nós de forma distorcida.”

Essa distorção é crucial, pois permite que os pesquisadores estimem a massa do objeto. Foi por meio de lentes gravitacionais que a equipe identificou a presença desse buraco negro supermassivo no sistema de galáxias.

A primeira descoberta da Ferradura Cósmica ocorreu em 2007, um sistema galáctico a aproximadamente 5 bilhões de anos-luz da Terra. A galáxia frontal, chamada LRG 3-757, é tão massiva que distorceu a imagem da galáxia que se encontra ao fundo, cujo raio de luz levou bilhões de anos para nos alcançar. O buraco negro ultramassivo descoberto está localizado na LRG 3-757, que é cerca de 100 vezes mais massiva do que a Via Láctea.

Esse novo objeto possui uma massa estimada em 36 bilhões de massas solares, ou seja, sua massa é equivalente a 36 bilhões de vezes a do nosso Sol, que tem uma massa de 1.989 × 10³⁰ kg. Melo-Carneiro esclareceu: “Isso não significa que ele ocupe um espaço proporcionalmente maior.” Apesar disso, o buraco negro é classificado como ultramassivo, um termo que tem sido aplicado a buracos negros com pelo menos 10 bilhões de massas solares.

Ainda que existam poucos buracos negros tão massivos conhecidos, os pesquisadores têm observado alguns fenômenos curiosos relacionados a eles. Um dos aspectos interessantes é a correlação entre a dispersão de velocidades das estrelas dentro da galáxia e os buracos negros supermassivos, que pode revelar a massa da galáxia em questão.

Contudo, Melo-Carneiro ressaltou que os buracos negros ultramassivos parecem desviar dessa regra, apresentando massas muito superiores às que seriam esperadas baseadas na dispersão de velocidades da galáxia em que se encontram. “Isso sugere que eles podem ter evoluído de maneira diferente dos buracos negros supermassivos, o que os torna ainda mais intrigantes”, acrescentou.

Características do buraco negro descoberto

Esse buraco negro, além de ser massivo, encontra-se atualmente adormecido, ou seja, não está ativo em termos de consumo de matéria e emissão de radiação. Entretanto, seu estado silencioso não impediu que a equipe o localizasse. Melo-Carneiro comentou: “Isso foi possível graças aos efeitos gravitacionais que ele exerce sobre o movimento das estrelas em sua galáxia, assim como na distortação da luz que passa por perto.”

A equipe combinou os dados do movimento estelar com os efeitos de lentes gravitacionais para calcular a massa do buraco negro. “O que observamos, e que já havia sido sugerido anteriormente, é que algumas galáxias abrigam buracos negros supermassivos ainda mais massivos do que o esperado”, concluiu. Até o momento, menos de 10 buracos negros ultramassivos haviam sido detectados, tornando essa descoberta ainda mais significativa.

Implicaçōes e continuidade da pesquisa

As descobertas recentes têm o potencial de ajudar os cientistas a compreender melhor a evolução dos buracos negros, bem como a relação entre esses objetos enigmáticos e suas galáxias hospedeiras. Melo-Carneiro explicou que “os buracos negros supermassivos ‘comuns’ geralmente apresentam uma correlação entre sua massa e a dispersão de velocidades das estrelas na galáxia”, enquanto os buracos negros ultramassivos parecem desafiar essa noção.

Com isso, é possível que esses buracos negros tenham se formado ou evoluído de uma forma distinta. Por exemplo, é plausível que alguns buracos negros tenham surgido com massas elevadas durante uma fase mais jovem do universo. “Se este for o caso, ao longo do tempo, esses buracos negros teriam continuado a acumular massa, tornando-se os objetos extremamente massivos que observamos hoje”, sugeriu.

Entretanto, é crucial ressaltar que essas e outras hipóteses ainda precisam ser aprofundadas. “Para chegarmos a uma conclusão definitiva, serão necessárias mais pesquisas e dados observacionais”, enfatizou Melo-Carneiro. O artigo referente a essas descobertas foi submetido à Monthly Notices of the Royal Astronomical Society para revisão por especialistas da área.

Melo-Carneiro também destacou a importância da colaboração entre o Instituto de Física da UFRGS e o Instituto de Cosmologia e Gravitação (ICG), do Reino Unido, bem como o apoio financeiro da CAPES.

Nos próximos anos, é provável que mais buracos negros supermassivos — incluindo os ultramassivos — sejam identificados por meio de levantamentos astronômicos realizados em observatórios como o Euclid, da Agência Espacial Europeia, e o Extremely Large Telescope, no Chile. “Com um número crescente de detecções, poderemos, no futuro, entender melhor como esses buracos negros ultramassivos se formam e se tornam tão imensos”, concluiu Melo-Carneiro.

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