Telescópio Hubble descobre possível novo tipo de buraco negro

O Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raios-X Chandra, ambos operados pela NASA, anunciaram a identificação de um potencial exemplo de uma rara classe de buracos negros: o NGC 6099 HLX-1. Este objeto é uma fonte luminosa de raios-X que pode originar-se de um aglomerado estelar compacto localizado em uma galáxia elíptica gigante.

Segundo informações da revista Galileu, a descoberta foi detalhada em um artigo recentemente publicado no Astrophysical Journal.

Desde o seu lançamento, o Hubble revelou que muitas galáxias no universo possuem buracos negros supermassivos em seus núcleos, com massas que podem ser milhões ou até bilhões de vezes superiores à do Sol. Além disso, observações indicaram a existência de milhões de buracos negros menores, que são formados no fim da vida de estrelas massivas.

Ainda existe uma categoria menos comum: os buracos negros de massa intermediária (IMBHs), que têm massas entre centenas a centenas de milhares de vezes a massa solar. Estes buracos negros costumam ser difíceis de detectar, pois não acumulam gás e estrelas com a mesma eficiência dos supermassivos e, portanto, não emitem tanta radiação.

Conforme explicado por um comunicado da NASA, "eles precisam ser flagrados em ação para serem encontrados". Quando conseguem devorar uma estrela que se aproxima, em evento conhecido como ruptura de maré, liberam uma quantidade significativa de radiação.

O IMBH mais recente observado foi detectado enquanto estava "se alimentando", localizado nos arredores da galáxia NGC 6099, a aproximadamente 40.000 anos-luz do centro desta galáxia, que está a cerca de 450 milhões de anos-luz na constelação de Hércules.

Os primeiros indícios da fonte incomum de raios-X foram capturados pelo Observatório Chandra em 2009 e monitorados posteriormente com o telescópio XMM-Newton da Agência Espacial Europeia (ESA).

De acordo com Yi-Chi Chang, pesquisador da Universidade Nacional Tsing Hua em Taiwan e coautor do estudo, "Fontes de raios-X com uma luminosidade tão extrema são raras fora dos núcleos de galáxias e podem servir como uma sonda chave para identificar buracos negros de massa intermediária elusivos". Ele ressalta que essa descoberta representa um elo fundamental na compreensão da evolução dos buracos negros entre aqueles com massa estelar e os supermassivos.

A emissão de raios-X do NGC 6099 HLX-1 atinge temperaturas em torno de 3 milhões de graus Celsius. O Hubble também detectou indícios de um pequeno aglomerado estelar próximo ao buraco negro, que poderia fornecer material para sua alimentação devido à proximidade densa das estrelas — a apenas alguns meses-luz ou aproximadamente 804 milhões de quilômetros.

Em 2012, o IMBH atingiu seu pico luminoso. Desde então até 2023, seu brilho diminuiu progressivamente. As observações desse período apresentam desafios interpretativos; há indícios de que o buraco negro pode ter dilacerado uma estrela criando um disco de plasma que exibe variações ou pode ter formado um disco pulsante à medida que o gás se aproxima dele.

Roberto Soria, pesquisador do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) e coautor do estudo, afirmou: "Se o IMBH está comendo uma estrela, quanto tempo leva para engolir o gás da estrela? Em 2009, HLX-1 estava bastante brilhante. Depois, em 2012, estava cerca de 100 vezes mais brilhante. E então diminuiu novamente". Soria também destaca a necessidade de monitorar se esse comportamento é cíclico ou se representa uma fase transitória.

O HLX-1 localiza-se nos limites da galáxia NGC 6099. A suposição é que um buraco negro supermassivo reside em seu núcleo inativo e não está atualmente devorando estrelas.

Teorias

A comunidade científica se prepara agora para realizar estudos aprofundados sobre a presença dos buracos negros intermediários e suas implicações na formação dos buracos negros supermassivos. Duas teorias predominam:

Teoria 1: Os IMBHs poderiam atuar como as "sementes" dos buracos negros supermassivos. Isso ocorreria por meio da fusão entre eles ao longo do tempo, seguindo o princípio segundo o qual as galáxias maiores são formadas pela incorporação das menores. O crescimento do buraco negro central estaria ligado a essas interações.

Teoria 2: Uma alternativa sugere que nuvens gasosas nos centros dos halos de matéria escura no universo primitivo não geraram primeiro estrelas, mas colapsaram diretamente em buracos negros supermassivos. Descobertas recentes feitas pelo Telescópio Espacial James Webb corroboram essa hipótese ao identificar buracos negros distantes com massas desproporcionais às suas galáxias anfitriãs.