A descoberta de um buraco negro estranhamente grande na galáxia espacial da Via Láctea

Astrônomos da Universidade do Texas no Observatório MacDonald em Austin descobriram uma massa invulgarmente grande Buraco negro no coração de alguém via LácteaGaláxias anãs satélite, chamadas Leão I, do tamanho do buraco negro da nossa galáxia, a descoberta pode redefinir nossa compreensão de como todas as galáxias – os blocos de construção do universo – evoluíram. O trabalho foi publicado em uma edição recente da Astrophysical Journal.

A equipe decidiu estudar Leão I por causa de sua especificidade. Ao contrário da maioria das galáxias anãs orbitando a Via Láctea, Leão Um não contém muita matéria escura. Os pesquisadores mediram o perfil da matéria escura de Leão I – como a densidade da matéria escura muda das bordas externas da galáxia até o centro. Eles fizeram isso medindo sua gravidade nas estrelas: quanto mais rápido as estrelas se movem, mais matéria há em suas órbitas. Em particular, a equipe queria ver se a densidade da matéria escura aumenta em direção ao centro da galáxia. Eles também queriam ver se a medição de seu perfil corresponderia a medições anteriores feitas usando dados de telescópios antigos combinados com modelos de computador.

Liderada por Maria Jose Bustamante, recentemente graduada em PhD pela Universidade de Austin, a equipe inclui os astrônomos de Utah Eva Noyola, Karl Gebhardt e Greg Zeemann, bem como colegas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) da Alemanha.

Para suas observações, eles usaram um instrumento único chamado VIRUS-W no Telescópio Harlan J. Smith no Observatório MacDonald de 2,7 metros.

Quando a equipe alimentou seus dados aprimorados e modelos complexos em um supercomputador no Centro de Computação Avançada da UT Austin, eles obtiveram um resultado surpreendente.

“Os modelos gritam que você precisa de um buraco negro no centro; você realmente não precisa de tanta matéria escura”, disse Gebhardt. “Você tem uma galáxia muito pequena caindo na Via Láctea, e seu buraco negro é tão massivo quanto a via Láctea. A proporção de massa é muito grande. A Via Láctea é dominante. O buraco negro Leão I é mais ou menos comparável. ”O resultado é sem precedentes.

Os pesquisadores disseram que o resultado foi diferente dos estudos anteriores de Leo I devido a uma combinação de melhores dados e simulação de supercomputador. A densa região central da galáxia foi praticamente inexplorada em estudos anteriores, que se concentraram nas velocidades de estrelas individuais. O estudo atual mostrou que, para aquelas poucas velocidades tomadas no passado, havia uma tendência para velocidades mais baixas. Isso, por sua vez, reduziu a quantidade de matéria inferida em suas órbitas.

Os novos dados estão concentrados na região central e não são afetados por esse viés. A quantidade de matéria inferida contida nas órbitas das estrelas aumentou dramaticamente.

Bustamante disse que a descoberta pode abalar a compreensão dos astrônomos sobre a evolução galáctica, porque “não há explicação para este tipo de buraco negro em galáxias esféricas anãs”.

A descoberta é ainda mais significativa porque os astrônomos usaram galáxias como Leão I, chamadas de “galáxias esferóides anãs”, por 20 anos para entender como a matéria escura é distribuída dentro das galáxias, acrescentou Gebhardt. Este novo tipo de fusão de buracos negros também está dando aos observatórios de ondas gravitacionais um novo sinal de busca.

“Se a massa do buraco negro de Leão I for grande, isso pode explicar como os buracos negros crescem em galáxias massivas”, disse Gebhardt. Isso ocorre porque, com o tempo, quando galáxias menores como Leão I caem em galáxias maiores, o buraco negro da galáxia menor se funde com os da galáxia maior, aumentando sua massa.

Construído por uma equipe da MPE na Alemanha, o VIRUS-W é o único instrumento no mundo agora que pode fazer esse tipo de estudo de perfil de matéria escura. Noyola observou que muitas galáxias anãs no hemisfério sul são bons alvos para isso, mas nenhum telescópio no hemisfério sul está equipado para isso. No entanto, o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT) já está em construção, o chile foi parcialmente projetado para esse tipo de trabalho. A UT Austin é sócia fundadora da GMT.

Referência: “Análise dinâmica da matéria escura e da massa do buraco negro central no anão globular Leo I” por MJ Bustamante Russell, Eva Noyola, Karl Gebhardt, Maximilian H Fabricius, Zimina Mazalai, Jens Thomas e Greg Zeman, 5 de novembro de 2021 e Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac0c79