Pares de buracos negros supermassivos em galáxias podem ser mais raros do que se pensava

Roberts, et al., NRAO/AUI/NSF

À esquerda temos a galáxia J0702+5002, que os investigadores concluíram não ser uma galáxia em forma de X, cuja forma é provocada por uma fusão. À direita está a galáxia J1043+3131, que é um candidato "genuíno" a um sistema que sofreu fusão

À esquerda temos a galáxia J0702+5002, que os investigadores concluíram não ser uma galáxia em forma de X, cuja forma é provocada por uma fusão. À direita está a galáxia J1043+3131, que é um candidato “genuíno” a um sistema que sofreu fusão

De acordo com um novo estudo por astrónomos que analisaram dados do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) do NSF (National Science Foundation), podem existir menos pares de buracos negros supermassivos orbitantes do que se pensava nos núcleos de galáxias gigantes.

As galáxias massivas têm buracos negros com milhões de vezes a massa do Sol nos seus centros. Quando duas destas galáxias colidem, os seus buracos negros supermassivos participam numa dança orbital que acaba por resultar na combinação do par. Este processo, pensam os cientistas, é a fonte mais forte das há muito procuradas ondas gravitacionais. Mesmo assim, ainda não foram detetadas diretamente.

“As ondas gravitacionais representam a próxima grande fronteira da astrofísica e a sua deteção vai levar a novos conhecimentos sobre o Universo,” afirma David Roberts da Universidade Brandeis, autor principal da investigação. “É importante ter o máximo de informação possível acerca das fontes destas ondas,” acrescenta.

Os astrónomos de todo o mundo começaram programas para monitorizar pulsares que giram velozmente na nossa Via Láctea, na tentativa de detetar ondas gravitacionais. Estes programas procuram medir mudanças nos sinais dos pulsares, mudanças estas provocadas pela distorção do tecido do espaço-tempo devido às ondas gravitacionais.

Os pulsares são estrelas de neutrões superdensas, que giram muito depressa e que emitem feixes de luz parecidos com os dos faróis e ondas de rádio que permitem a medição precisa das suas taxas de rotação.

Roberts e colegas estudaram uma amostra de galáxias chamadas “galáxias rádio em forma de X“, cuja estrutura peculiar indica a possibilidade dos jatos emissores de rádio e das partículas super-rápidas expelidas pelos discos de material em redor dos buracos negros centrais destas galáxias terem mudado de direção. Esta mudança, sugeriram os astrónomos, foi provocada por uma fusão anterior com outra galáxia, fazendo com que o eixo de rotação do buraco negro, bem como o eixo do jato, mudasse de direção.

Trabalhando com uma lista anterior de 100 destes objetos, recolheram dados de arquivo do VLA para obter imagens novas e mais detalhadas de 52 deles. A análise das novas imagens levou-os a concluir que apenas 11 são candidatos “genuínos” a galáxias que se fundiram, fazendo com que os jatos de rádio mudassem de direção. As mudanças dos jatos noutras galáxias, concluíram, têm outras causas.

Extrapolando a partir deste resultado, os astrónomos estimaram que menos de 1,3% das galáxias com emissão de rádio estendida sofreram fusões. Esta taxa é cinco vezes mais baixa do que as estimativas anteriores.

“Isto pode reduzir significativamente o nível de ondas gravitacionais muito longas oriundas de galáxias de rádio em forma de X, em comparação com estimativas anteriores,” explica Roberts. “Será muito importante relacionar as ondas gravitacionais com objetos que vemos através da radiação eletromagnética, como as ondas de rádio, a fim de avançar a nossa compreensão da física fundamental,” acrescentou.

As ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo, foram previstas em 1916 por Albert Einstein como parte da sua teoria da relatividade geral. As primeiras evidências de tais ondas surgiram de um pulsar em órbita de outra estrela, um sistema descoberto em 1974 por Joseph Taylor e Russell Hulse.

As observações deste par ao longo de vários anos mostram que as suas órbitas estão a decair exatamente à taxa prevista pelas equações de Einstein, o que indica que as ondas gravitacionais transportam energia para longe do sistema.

Por este trabalho, Taylor e Hulse receberam em 1993 o Prémio Nobel da Física, que confirmou o efeito previsto das ondas gravitacionais. No entanto, ainda não foi feita a deteção direta destas ondas.

Roberts trabalhou com Jake Cohen e Jing Lu, alunos de Brandeis que recolheram os dados de arquivo do VLA e produziram as imagens das galáxias; e Lakshmi Saripalli e Ravi Subrahmanyan do Instituto de Pesquisa Raman em Bangalore, Índia.

Os investigadores relatam os seus resultados e análises num par de artigos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters e na The Astrophysical Journal Supplements.

CCVAlg

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