O Telescópio Espacial James Webb ‘Cosmic Owl’ confirma o primeiro buraco negro supermassivo ‘fugitivo’ viajando pela galáxia a 3,5 milhões de quilômetros por hora: ‘Isso confunde a mente!’

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Astrônomos que usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) fizeram uma descoberta verdadeiramente alucinante: um buraco negro fugitivo 10 milhões de vezes mais massivo que o Sol, viajando pelo espaço a 2,2 milhões de milhas por hora (1.000 quilômetros por segundo).

Isso não apenas o torna o primeiro buraco negro supermassivo em fuga confirmado, mas o objeto é um dos corpos que se movem mais rapidamente já detectados, passando rapidamente por sua casa, um par de galáxias chamadas “.Coruja Cósmica“3.000 vezes a velocidade do som ao nível do mar na Terra. Se isso não for surpreendente o suficiente, o buraco negro está impulsionando um “choque de arco” de matéria literal do tamanho de uma galáxia à sua frente, arrastando-o simultaneamente por 200.000 anos-luz de comprimento em tailgas e trigulgas.

“Isso me chateia!” Peter van Dokkum, líder da equipe de descoberta da Universidade de Yale, disse ao Space.com. “As forças necessárias para desalojar um buraco negro tão massivo da sua casa são enormes. E, no entanto, previu-se que tal fuga ocorreria!”

Buracos negros supermassivosque podem atingir milhares de milhões de vezes a massa do Sol, são normalmente encontrados nos corações das suas galáxias natais, que dominam pela sua enorme gravidade. A incrível velocidade deste buraco negro supermassivo significa que está a cerca de 230.000 anos-luz de distância da sua origem.

“Este é o único buraco negro encontrado longe da sua antiga casa”, disse van Dokkum. “Isto torna-o o melhor candidato para (um) buraco negro supermassivo em fuga, mas o que faltava era a confirmação. Na verdade, tivemos uma sequência que era difícil de explicar de qualquer outra forma. Com o JWST, temos agora a confirmação de que existe um buraco negro na ponta da sequência e que está a acelerar para longe do seu hospedeiro anterior.”

Como identificar um fugitivo

Este foi o agora confirmado buraco negro supermassivo em fuga Identificado pela primeira vez por van Dokkum e colegas de trabalho Até 2023 Telescópio Espacial Hubble, que é visto na esteira de um corpo massivo passando pelo espaço. É claro que, como todos os buracos negros, esta fuga é limitada por uma superfície unidirecional de captura de luz chamada horizonte de eventos, o que torna a detecção difícil.

“Um buraco negro é, bem, negro – e é muito difícil de detectar quando se move através do espaço vazio. A razão pela qual vimos o objecto é o efeito que a passagem do buraco negro tem nos seus arredores: sabemos agora que desencadeia uma onda de choque no gás através do qual se move, e é esta onda de choque, e o rasto dessa onda de choque,” dissemos a Black Hoven. descobriu o deslocamento, onde o buraco negro está empurrando contra ele. As assinaturas de choque são cristalinas e não há dúvidas do que se passa aqui.” O gás é empurrado para longe do buraco negro supermassivo a vários milhares de milhas por hora (centenas de quilómetros por segundo), uma assinatura dinâmica que a equipa observou com o JWST.

“A velocidade do gás deslocado está diretamente relacionada com a velocidade do buraco negro e, portanto, determinamos a velocidade do buraco negro a partir dos dados do JWST”, disse van Dokkum. “Ele move-se a cerca de 1000 km por segundo, mais rápido do que qualquer outro objeto no Universo. É esta alta velocidade que permite ao buraco negro escapar à atração gravitacional da sua antiga casa.”

Como é que um buraco negro supermassivo se torna “desonesto”?

Van Dokkum explicou que dois processos possíveis poderiam ejetar um buraco negro supermassivo do coração da sua própria galáxia. Ambos os cenários começam quando duas galáxias colidem e começam a fundir-se, cada uma destruindo o seu próprio buraco negro supermassivo. Ambos os processos começam quando o buraco negro supermassivo atinge o centro da galáxia recém-formada.

“O primeiro processo é que dois buracos negros se fundem, e a radiação gravitacional (ondas gravitacionais) liberada nessa fusão dá ao buraco negro recém-formado um forte impulso. Esse impulso pode fornecer uma velocidade de 1.000 km/s, o que é suficiente para ejetar o buraco negro”, disse van Dokkum. “A segunda é uma interação de três corpos. Isso acontece quando uma das duas galáxias tem um par. Buracos negros binários em seu centro. Quando um terceiro buraco negro entra no sistema binário, torna-se instável e um dos três buracos negros sairá do sistema.”

A equipe acredita que este é o primeiro cenário que explica um buraco negro supermassivo em fuga neste caso. Isto levaria a uma galáxia sem um buraco negro supermassivo no seu centro, o que, segundo van Dokkum, não deverá afectar muito a galáxia. No entanto, este buraco negro supermassivo em fuga pode ter um enorme impacto em qualquer outra galáxia que encontre enquanto viaja pelo espaço.

“Um encontro com outra galáxia seria bastante espetacular, principalmente por causa da enorme onda de choque do tamanho de uma galáxia que precede o buraco negro”, continuou van Dokkum. “Quando esta onda de choque encontra o gás denso de outra galáxia, ela comprime e choca esse gás e possivelmente cria muitas novas estrelas. Será um espetáculo e tanto!”

Felizmente, as galáxias de dois anéis que compõem a Coruja Cósmica estão a cerca de 9 mil milhões de anos-luz de distância, o que significa que nunca teremos de nos preocupar com a possibilidade de este titã cósmico em fuga nos alcançar, mesmo que venha na nossa direção.

As fusões entre galáxias são comuns, ocorrendo várias vezes durante a vida de uma única galáxia. Isto significa que os buracos negros supermassivos ejetados também podem ser bastante comuns, embora a população varie com base na forma como estas colisões são modeladas.

“As fusões ocorrem frequentemente na vida de uma galáxia; cada galáxia com o tamanho e a massa de uma galáxia experimentou várias durante a sua vida. Portanto, os binários dos buracos negros devem formar-se regularmente. O que não sabemos é a rapidez com que estes binários se fundem, se é que o fazem, e com que frequência o impulso resultante ejeta um buraco negro,” disse van Dokkum. “A minha abordagem é empírica: agora que sabemos como procurá-los, podemos encontrar outros exemplos – e depois podemos responder à questão diretamente a partir dos dados, contando o número de fugas. O melhor é que as fugas de buracos negros viveram até agora puramente no domínio da teoria.” Embora os buracos negros supermassivos em fuga tenham sido previstos pela teoria muito antes desta descoberta confirmar a existência destas “descobertas”. Reviravoltas inesperadas.

“Tudo nesta pesquisa me surpreendeu! Nunca esperei ver algo assim, e confirmar isso com o JWST foi incrível”, disse Van Dokkum. “O que não avaliamos totalmente é o efeito que estes buracos negros em fuga têm sobre o gás através do qual se movem. Como resultado, muitas novas estrelas formaram-se a partir do gás chocado, cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol. Este método de formação de estrelas era anteriormente desconhecido e leva a rastos de estrelas no espaço, como galáxias.”

O investigador da Universidade de Yale explicou que o próximo passo óbvio para a equipa seria procurar mais exemplos de buracos negros em fuga.

“É necessária uma imagem baseada no espaço para vê-los: a esteira destacou-se para nós porque é uma faixa muito fina e, em imagens terrestres, ficaria desfocada e irreconhecível”, explicou van Dokkum. “Felizmente, imagens de campo amplo com qualidade Hubble estão chegando, graças ao Telescópio Espacial Romano e, de forma um tanto obscura, ao Euclides. Usar algoritmos de aprendizado de máquina para encontrar linhas finas nos dados romanos seria um ótimo projeto!”

A pesquisa da equipe foi submetida ao Astrophysical Journal Letters e está atualmente disponível como um artigo pré-revisado por pares. arXiv