Buraco negro adormecido

Há cerca de uma década, o Observatório  Chandra de Raios X da  NASA captou sinais do que parecia ser um buraco negro devorando gás no meio de da vizinha galáxia do Escultor. Agora o Conjunto Espectroscópico Nuclear da NASA (NuSTAR), que enxerga luz de raios X  de energias mais altas, deu uma olhada e encontrou o buraco negro adormecido.

"Nossos resultados indicam que o buraco negro esteva adormecido há 10 ans," disse Bret Lehmer da  Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland, EUA, e do Centro Goddard de Voos Espaciais da NASA, em Greenbelt, Maryland. "Observações periódicas com o Chandra e o NuSTAR deverão nos dizer sem dúvida se o buraco negro despertará novamente. Se isso acontecer nos próximos anos, nós esperamos estar observando." Lehmer é o autor principal de um novo estudo que detalha as descobertas, publicado no Astrophysical Journal.

O buraco negro dormente tem cerca de  5 milhões de vezes a massa do Sol. Ele está no centro da galáxia do Escultor, também denominada NGC 253, uma chamada galáxia starburst ativamente gerando novas estrelas. Distante13 milhões de anos-luz, esta é uma das starbursts mais próximas  de nossa galáxia, a Via Láctea.

A Via Láctea  é mais calma que a Escultor em todos os sentidos. Ela produz muito menos estrelas novas, e seu grande buraco negro, com cerca de  4 milhões de vezes a massa do Sol, também está adormecido.

"Buracos negros se alimentam de discos de acreção de matéria em suas redondezasl. Quando esse combustível se esgota, eles adormecem," disse a coautora Ann Hornschemeier, do Goddard. "NGC 253 é um tanto incomum porque o buraco negro gigante está adormecido no meio de uma intensa atividade de formação estelar ao seu redor."

As descobertas estão permitindo aos astrônomos entender como as galáxias crescem com o tempo.Acredita-se que quase todas as galáxias abriguem buracos negros supermassivos em seus centros.Nas mais massivas delas acredita-se que os buracos negros cresçam à mesma velocidade em que novas estrelas se formam, até que uma explosão de radiação dos buracos negros acaba estancando a formação de estrelas. No caso da galáxia do Escultor, os astrônomos não sabem se a formação estelar está se reduzindo ou aumentando.

"Buracos negros e formação estelar geralmente caminham lado a lado em galáxias distantes," disse Daniel Stern, um coautor e cientista do projeto NuSTAR no Laboratório de  Propulsão a Jato da Nasa, o Jetlab, em Pasadena, Califórnia. "É um tanto surpreendente o que está acontecendo aqui, mas nós temos dois potentes telescópios complementares de raios X no caso."

O Chandra observou pela primeira vez sinais do que parecia ser uma buraco negro supermassivo engolindo matéria no centro da galáxia do Escultor em 2003. Quando a matéria penetra em espiral num buraco negro, ela se aquece a até milhões de graus e brilha em raios X que  telescópios como o Chandra e o NuSTAR podem ver.

Depois, em setembro e novembro  2012, o Chandra e o NuSTAR observaram a mesma região simultaneamente. As observações do NuSTAR --as primeiras a detectar luz de raios X de alta energia concentrada  vinda da região — permitiram aos pesquisadores dizer conclusivamente que o buraco negro não está acumulando material. O NuSTAR foi lançado em junho de 2012.

Em outras palavras, o buraco negro parece ter adormecido. Outra possibilidade é a de que o buraco negro não estaria de fato acordado há 10 anos, e o Chandra observou um fonte diferente de raios X. Observações futuras com ambos os telescópios podem decifrar o enigma.

"A combinação de observações coordenadas do Chandra e NuSTAR é extremamente eficaz para se obter respostas para questões como essa,"disse Kaluzienski, cientista do Programa NuSTAR na sede da NASA em Washington. "Agora, nós temos todos os detalhes da história."

As observações também revelaram um objeto menor e flamejante, que os pesquisadores conseguiram identificar como uma fonte de raios X  "ultraluminosa", ou ULX. ULXs são buracos negros engolindo matéria de estrelas companheiras. 

Eles brilham mais intensamente que os buracos negros de massas estelares gerados por estrelas em extinção, mas são mais esmaecidos e mais aleatoriamente distribuídos do que os buracos negros  supermassivos no centros de grandes galáxias. Astrônomos ainda estão trabalhando para compreender o tamanho, origem e a física dos ULXs.

"Esses buracos negros de massas estelares estão colidindo ao longo do  centro desta galáxia," disse Hornschemeier. "Eles tendem a ser mais numerosos em regiões de maior atividade de formação estelar."

Se e quando o gigante adormecido do Escultor despertar nos próximos anos em meio a toda a agitação, o NuSTAR e o Chandra irão monitorar a situação. A equipe planeja verificar o sistema periodicamente.