Estudo revela por que enormes buracos negros se tornam ativos

Alguns buracos negros estão ativos: por quê? O que os ativam?

taniager

16 Junho 2010 | 19h54

As fusões de galáxias – como mostrado na imagem do sistema NGC 2207 na constelação de Cão Maior - são o motivo mais provável para a ocorrência de núcleos ativos. Crédito: ESA.

As fusões de galáxias – como mostrado na imagem do sistema NGC 2207 na constelação de Cão Maior - são o motivo mais provável para a ocorrência de núcleos ativos. Crédito: ESA.

As galáxias hospedam buracos negros em seus centros e em algumas delas eles estão ativos, o que não acontece com o buraco negro da Via Láctea, por exemplo. As grandes questões são: porque estes buracos negros estão ativos e o que os “ligam”?

Recentemente, o resultado de uma pesquisa desenvolvida por cientistas do Instituto Max Planck e outras instituições do mundo inteiro mostrou que a fusão  de galáxias grandes coloca seus buracos negros em atividade.

A pesquisa

Os cientistas rastrearam todo o céu e construíram uma amostra com 199 galáxias de massas enormes, selecionando aquelas que apresentavam forte emissão de raios X para a pesquisa de survey “Swift-Bat”.

“Com esta pesquisa, temos uma amostra completa de galáxias ativas locais – e assim podemos executar a medição de buracos negros e dos halos de matéria escura que os hospedam no nosso “quintal cosmológico”, acrescenta Marco Ajello, co-autor do Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas e Cosmologia em Stanford, EUA.

Como são as galáxias da pesquisa?

As galáxias envolvidas na pesquisa possuem buracos negros com massa de cerca de 300 milhões de massas solares, muito maiores que o de nossa galáxia com apenas quatro milhões. Além disso, elas estão “ativas”, o que significa que as regiões interiores delas possuem uma luminosidade muito maior que a normal.

Os astrônomos acreditam que esta radiação é alimentada pela acumulação de matéria no buraco negro de supermassa. Resultados de estudos anteriores sugerem que existe uma correlação entre a formação e evolução de galáxias hospedeiras e seus buracos negros. No entanto, existem diversas possibilidades para explicar como o gás interestelar poderia ser afunilado no buraco negro.

Na tentativa de explicar, dois mecanismos mais importantes foram sugeridos pelos cientistas: perturbações internas, como por exemplo, instabilidades do disco da galáxia, ou fusões e interações de forças de maré entre os pares de galáxias próximas. Mas ainda não é claro qual desses mecanismos é dominante em qual fase da evolução de uma galáxia.

Simulações destes cenários levam a diferentes previsões sobre a aglomeração de galáxias ativas e as massas das galáxias hospedeiras. Estudos anteriores analisaram galáxias ativas selecionadas por sua emissão ótica, ou sua fraca emissão de raios X, as quais perdem a maior parte da força de radiação pela acresção (acumulação) do buraco negro devido à absorção e outros efeitos.

O resultado da análise

A análise feita por comparação entre as evidências das observações e as previsões do modelo teórico mostrou aos cientistas que os buracos negros, que alimentam as galáxias ativas, têm massa típica de cerca de 300 milhões de massas solares. Eles são hospedados por grandes galáxias com aproximadamente 200 bilhões de massas solares residindo em grandes bolhas de matéria escura, com massas equivalentes a 100 Vias Lácteas.

Essas propriedades são comensuráveis pela luminosidade, ou seja, as fontes mais luminosas são hospedadas em galáxias mais massivas com maiores buracos negros.  

A conclusão do estudo responde às questões acima: os núcleos das galáxias ativas foram “ligados” após uma grande fusão entre elas há cerca de 200 a 500 milhões de anos atrás, e brilharam intensamente na primeira parte de suas vidas enquanto ganhavam a maior parte de suas massas.    

“Após cerca de 200 a 500 milhões de anos os buracos negros foram agregando massa com menor eficiência, conforme os reservatórios de gás se iam esgotando. Hoje, estes buracos negros contam com uma super massa, da ordem de 100 a 1000 milhões de massas solares, e brilham com luminosidade moderadamente baixa comparada àquelas de outras galáxias ativas”, explica Cappelluti.

Os buracos negros tornam-se inativos quando todo o gás que os alimentam se extingue.