ESA / Gaia / DPAC; SDSS
Buraco negro de Leo I.
Astrónomos do Observatório McDonald, na Universidade do Texas em Austin, descobriram um buraco negro invulgarmente massivo no coração de uma das galáxias satélites anãs da Via Láctea, de nome Leo I.
Quase tão massivo quanto o buraco negro da nossa Galáxia, a descoberta pode redefinir a nossa compreensão de como todas as galáxias – os blocos de construção do Universo – evoluem. O trabalho foi publicado numa edição recente da revista The Astrophysical Journal.
A equipa decidiu estudar Leo I devido à sua peculiaridade. Ao contrário da maioria das galáxias anãs que orbitam a Via Láctea, Leo I não contém muita matéria escura.
Os investigadores mediram o perfil da matéria escura de Leo I – isto é, como a densidade da matéria escura muda desde as orlas externas da galáxia até ao centro.
Fizeram isto medindo a sua atração gravitacional sobre as estrelas: quanto mais depressa as estrelas se movem, mais matéria está encerrada nas suas órbitas. Em particular, a equipa queria saber se a densidade da matéria escura aumenta em direção ao centro da galáxia.
Também queriam saber se a medição do seu perfil seria compatível com os anteriores obtidos usando dados de telescópios mais antigos combinados com modelos de computador.
Liderada pela recente doutorada da Universidade do Texas em Austin, María José Bustamante, a equipa inclui os astrónomos Eva Noyola, Karl Gebhardt e Greg Zeimann da mesma instituição de ensino, bem como colegas do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre na Alemanha.
Para as suas observações, usaram um instrumento único chamado VIRUS-W montado no Telescópio Harlan J. Smith de 2,7 metros situado no Observatório McDonald.
Quando a equipa introduziu os seus dados melhorados e modelos sofisticados num supercomputador do Centro de Computação Avançada da Universidade do Texas em Austin, obtiveram um resultado surpreendente.
“Os modelos ‘gritam’ que precisamos de um buraco negro no centro; realmente não precisamos de muita matéria escura,” disse Gebhardt. “Temos uma galáxia muito pequena que está a ‘cair’ na Via Láctea, e o seu buraco negro é quase tão massivo quanto o da Via Láctea. A relação de massa é absolutamente enorme. A Via Láctea é dominante; o buraco negro de Leo I é quase comparável.” O resultado é sem precedentes.
Os investigadores disseram que o resultado foi diferente dos estudos anteriores de Leo I devido a uma combinação de melhores dados e de melhores simulações de supercomputador.
A região central e densa da galáxia permaneceu praticamente inexplorada em estudos anteriores, que se concentraram nas velocidades de estrelas individuais. O estudo atual mostrou que, para aquelas poucas velocidades obtidas no passado, havia um viés para velocidades mais baixas. Isto, por sua vez, diminuiu a quantidade inferida de matéria encerrada nas suas órbitas.
Os novos dados estão concentrados na região central e não são afetados por esse viés. A quantidade de matéria inferida encerrada nas órbitas das estrelas disparou.
A descoberta pode abalar a compreensão dos astrónomos da evolução galáctica, pois “não há explicação para este tipo de buraco negro em galáxias anãs esferoidais,” disse Bustamante.
O resultado é ainda mais importante já que os astrónomos têm vindo a usar galáxias como Leo I, classificada como uma “galáxia anã esferoidal”, há 20 anos para entender como a matéria escura é distribuída dentro das galáxias, acrescentou Gebhardt. Este novo tipo de fusão entre buracos negros também dá aos observatórios de ondas gravitacionais um novo sinal para procurar.
“Se a massa do buraco negro de Leo I for alta, isso pode explicar como os buracos negros crescem em galáxias massivas,” disse Gebhardt. Isto porque, ao longo do tempo, conforme galáxias pequenas como Leo I caem em galáxias maiores, o buraco negro da galáxia mais pequena funde-se com o da galáxia maior, aumentando a sua massa.
Construído por uma equipa do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre na Alemanha, o VIRUS-W é o único instrumento no mundo atualmente capaz de fazer este tipo de estudo de perfil da matéria escura.
Noyola realçou que muitas das galáxias anãs vistas a partir do hemisfério sul são boas candidatas, mas nenhum telescópio do hemisfério sul está equipado para tal. No entanto, o GMT (Giant Magellan Telescope), agora em construção no Chile foi, em parte, projetado para este tipo de trabalho. A Universidade do Texas em Austin é parceira fundadora do GMT.
// CCVAlg
