Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill encontrou um tesouro anteriormente esquecido de enormes buracos negros em gala¡xias ana£s. Os buracos negros recanãm-descobertos oferecem um vislumbre da história de vida do buraco negro supermassivo no centro de nossa própria Via La¡ctea.

Como uma gala¡xia espiral gigante, acredita-se que a Via La¡ctea tenha sido construa­da a partir de fusaµes de muitas gala¡xias ana£s menores . Por exemplo, as Nuvens de Magalha£es vistas no canãu do sul são gala¡xias ana£s que se fundira£o na Via La¡ctea. Cada anão que cai pode trazer consigo um buraco negro massivo central, dezenas ou centenas de milhares de vezes a massa do nosso Sol, potencialmente destinado a ser engolido pelo buraco negro supermassivo central da Via La¡ctea.

Mas a frequência com que as gala¡xias ana£s contem um buraco negro massivo édesconhecida, deixando uma lacuna importante em nossa compreensão de como buracos negros e gala¡xias crescem juntos. Uma nova pesquisa publicada no Astrophysical Journal ajuda a preencher essa lacuna, revelando que buracos negros macia§os são muitas vezes mais comuns em gala¡xias ana£s do que se pensava anteriormente.

"Este resultado realmente me surpreendeu porque esses buracos negros estavam anteriormente escondidos a  vista de todos", disse Mugdha Polimera, principal autor do estudo e Ph.D da UNC-Chapel Hill. estudante.

Os buracos negros são normalmente detectados quando estãocrescendo ativamente ingerindo gás e poeira estelar girando em torno deles, o que os faz brilhar intensamente.

UNC-Chapel Hill Professora Sheila Kannappan, Ph.D da Polimera. consultor e coautor do estudo, comparou buracos negros a vaga-lumes.

"Assim como os vaga-lumes, vemos os buracos negros apenas quando estãoiluminados - quando estãocrescendo - e os iluminados nos da£o uma pista de quantos não podemos ver."

O problema éque, enquanto os buracos negros em crescimento brilham com radiação distinta de alta energia, as jovens estrelas recanãm-nascidas também podem. Tradicionalmente, os astrônomos diferenciam buracos negros crescentes da formação de novas estrelas usando testes de diagnóstico que dependem de caracteri­sticas detalhadas da luz visível de cada gala¡xia quando espalhadas em um espectro como um arco-a­ris.

O caminho para a descoberta começou quando estudantes de graduação que trabalhavam com Kannappan tentaram aplicar esses testes tradicionais a dados de pesquisa de gala¡xias . A equipe percebeu que algumas das gala¡xias estavam enviando mensagens contradita³rias osdois testes indicariam o crescimento de buracos negros, mas um terceiro indicaria apenas a formação de estrelas.

“Trabalhos anteriores haviam rejeitado casos amba­guos como esses da análise estata­stica, mas eu tinha um palpite de que eles poderiam ser buracos negros não descobertos em gala¡xias ana£s”, disse Kannappan. Ela suspeitava que o terceiro teste, a s vezes contradita³rio, era maissensívelque os outros dois a s propriedades tipicas das ana£s: sua composição elementar simples (principalmente hidrogaªnio e hanãlio primordial do Big Bang) e sua alta taxa de formação de novas estrelas.

O coautor do estudo, Chris Richardson, professor associado da Elon University, confirmou com simulações tea³ricas que os resultados do teste de mensagens mistas correspondiam exatamente ao que a teoria predizia para uma gala¡xia anãde composição primordial e altamente formadora de estrelas contendo um buraco negro massivo em crescimento. “O fato de minhas simulações se alinharem com o que o grupo Kannappan descobriu me deixou animado para explorar as implicações de como as gala¡xias evoluem”, disse Richardson.

A Polimera assumiu o desafio de construir um novo censo de buracos negros em crescimento, com atenção aos tipos de mensagens tradicionais e mistas. Ela obteve medições publicadas de caracteri­sticas espectrais de luz visível para testar buracos negros em milhares de gala¡xias encontradas em duas pesquisas lideradas por Kannappan, RESOLVE e ECO. Esses levantamentos incluem dados ultravioleta e de ra¡dio ideais para estudar a formação de estrelas e tem um design incomum: enquanto a maioria dos levantamentos astrona´micos seleciona amostras que favorecem gala¡xias grandes e brilhantes, RESOLVE e ECO são inventa¡rios completos de enormes volumes do universo atual em que gala¡xias ana£s são abundantes.

“Era importante para mim que não vianãssemos nossa busca de buracos negros em direção a gala¡xias ana£s”, disse Polimera. "Mas ao analisar todo o censo, descobri que o novo tipo de buracos negros em crescimento quase sempre aparecia em anaµes. Fiquei surpreso com os números quando os vi pela primeira vez."

Mais de 80% de todos os buracos negros em crescimento que ela encontrou em gala¡xias ana£s pertenciam ao novo tipo.

O resultado parecia bom demais. "Todos nosficamos nervosos", disse Polimera. "A primeira pergunta que me veio a  mente foi: perdemos uma maneira pela qual a formação estelar extrema sozinha poderia explicar essas gala¡xias?" Ela liderou uma busca exaustiva por explicações alternativas envolvendo formação de estrelas , incertezas de modelagem ou astrofa­sica exa³tica. No final, a equipe foi forçada a concluir que os buracos negros recanãm-identificados eram reais.

"Ainda estamos nos beliscando", disse Kannappan. "Estamos empolgados em buscar um zilha£o de ideias de acompanhamento. Os buracos negros que encontramos são os blocos ba¡sicos de construção de buracos negros supermassivos como o da nossa Via La¡ctea. Ha¡ muito que queremos aprender sobre eles."