Observando os espessos muros de gás e pó que cercam os núcleos de galáxias em fusão, os astrónomos estão a conseguir ver o que acontece quando dois buracos negros massivos de galáxias diferentes colidem um com o outro.
Num novo estudo, publicado a 7 de novembro na revista Nature, cientistas da Eureka Scientific analisaram centenas de imagens de galáxias em colisão capturadas pelos telescópios Hubble da NASA e do Observatório W. M Keck.
“Ver os pares de núcleos de galáxias fundidos com buracos negros massivos tão próximos foi bastante surpreendente”, disse Michael Koss, líder da equipa.
As imagens fornecem uma visão aproximada de um fenómeno que deverá ter sido mais comum no início do Universo, quando as fusões de galáxias eram mais frequentes. Quando as galáxias colidem, os buracos negros podem libertar energia poderosa na forma de ondas gravitacionais, o tipo de ondulação no espaço-tempo que só recentemente foi detetada por experiências inovadoras.
O novo estudo também mostra o que poderá acontecer ao nosso próprio espaço cósmico, daqui a milhares de milhões de de anos, quando a Via Láctea colidir com a galáxia vizinha Andrómeda e os seus respetivos buracos negros centrais se misturarem.
“Simulações de computador de galáxias mostram que os buracos negros crescem mais rapidamente no final da fusão, perto do momento em que os buracos negros interagem”, disse Laura Blecha, da Universidade da Florida.
NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
Uma fusão de galáxias é um processo lento que dura mais de mil milhões de anos, quando duas galáxias, sob o impulso inexorável da gravidade, se aproximam até se finalmente unirem.
O gás e pó ejetados durante a colisão de galáxias forma, muitas vezes, uma cortina espessa em redor dos centros destas, protegendo-os da vista em luz visível. Parte do material também cai nos buracos negros dos núcleos das galáxias em fusão. Os buracos negros crescem rapidamente enquanto se alimentam dessa comida cósmica, fazendo o gás brilhar intensamente.
Este rápido crescimento ocorre durante os últimos 10 milhões a 20 milhões de anos da fusões. As imagens da NASA capturaram esse fenómeno já perto da fusão final, quando os buracos negros estão separados por apenas três mil anos-luz – quase um abraço em termos cósmicos.
Não é fácil encontrar núcleos de galáxias tão próximos. A maioria das observações de galáxias em colisão capturaram os buracos negros em estágios iniciais, quando estavam cerca de 10 vezes mais distantes. O estágio final do processo requer observações de alta resolução em luz infravermelha que podem ver através das nuvens de pó e identificar as localizações dos dois núcleos que se fundem.
“O gás que cai nos buracos negros emite raios-X e o brilho dos raios-X indica a rapidez com que o buraco negro está a crescer”, explicou Koss. “Eu não sabia se encontraríamos fusões ocultas, mas suspeitávamos, com base em simulações de computador, que estariam em galáxias densamente encobertas. Por isso, tentámos ver através da poeira, na esperança de encontrar fusões de buracos negros”.
NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
A equipa analisou galáxias com uma distância média de 330 milhões de anos-luz da Terra. Muitas das galáxias são semelhantes em tamanho à Via Láctea e à Andrómeda. A equipa analisou 96 galáxias do Observatório Keck e 385 galáxias do arquivo do Hubble encontrado em 38 programas de observação do último. A amostra representa o que os astrónomos encontrariam ao realizar uma investigação em todo o céu.
Para verificar os resultados, a equipa de Koss comparou as galáxias do estudo com outras 176 galáxias do arquivo do Hubble que não possuem buracos negros em crescimento. A comparação confirmou que núcleos luminosos são, de facto, uma assinatura de buracos negros em rápido crescimento e em direção a uma colisão.
Futuros telescópios infravermelhos, como o planeado Telescópio Espacial James Webb da NASA, fornecerão uma sonda de colisões de galáxias empoeiradas, medindo as massas, a taxa de crescimento e a dinâmica de pares de buracos negros próximos.
