Pesquisa registra buracos negros orbitando em velocidade recorde

Pesquisadores identificaram que alguns buracos negros supermassivos possuem rotações significativamente mais rápidas do que o previsto. A descoberta surgiu de uma nova abordagem chamada "arqueologia de buracos negros", que relaciona suas velocidades de rotação ao gás e à poeira que consumiram ao longo de 7 bilhões de anos de evolução cósmica.

O estudo, baseado em dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), sugere que o universo primitivo pode ter sido mais organizado do que se pensava. Também indica que, além das fusões entre buracos negros resultantes de colisões galácticas, esses objetos também cresceram ao absorver gradualmente a matéria ao seu redor, repercute a Live Science.

“Nós analisamos buracos negros gigantes localizados nos centros das galáxias, desde o presente até sete bilhões de anos atrás”, explica Logan Fries, da Universidade de Connecticut, em nota da SDSS.

Para nossa surpresa, descobrimos que eles giram rápido demais para serem fruto apenas da fusão de galáxias”, complementa.

Essa rotação acelerada indica que a maior parcela de crescimento desses buracos negros ocorreu por meio da queda contínua de matéria, o que também aumentou sua velocidade de rotação.

Rotação 

Apesar de sua influência massiva sobre as galáxias, buracos negros supermassivos – que podem ser milhões ou bilhões de vezes maiores que o Sol – possuem apenas três características principais: massa, rotação e carga elétrica. 

"Embora pareçam exóticos, buracos negros podem ser descritos por apenas dois números: massa e taxa de rotação", afirma Fries no estudo. "Mas medir essas características é um grande desafio."

A dificuldade maior está em diferenciar a rotação do próprio buraco negro da rotação do disco de acreção ao seu redor – uma nuvem achatada de gás e poeira que se movimenta ao cair no buraco negro.

Segundo depoimento de Jonathan Trump, também da Universidade de Connecticut, ao SDSS, a chave está em observar as regiões mais internas do disco de acreção, onde o material está prestes a atravessar o horizonte de eventos.

"Quando um buraco negro está girando, ele arrasta esse material consigo, gerando uma diferença observável que podemos medir", conclui.

Procedimento

Para determinar a velocidade dos buracos negros, a equipe utilizou dados do projeto Reverberation Mapping do SDSS. Esse estudo tem feito medições detalhadas da massa e da estrutura dos discos de acreção em centenas de buracos negros.

A análise foi feita por meio de espectros de luz emitida, permitindo identificar pequenas mudanças nos comprimentos de onda. Essas variações revelam detalhes sobre a rotação do buraco negro e sua "dieta" ao longo da história.

Chamamos isso de ‘arqueologia de buracos negros’ porque, ao analisar sua rotação, conseguimos reconstruir como cresceram ao longo do tempo”, explicou Fries.

O modelo predominante sugere que buracos negros supermassivos crescem principalmente através da fusão de galáxias, o que deveria resultar em rotações mais lentas.

Isso ocorre porque, ao se fundirem, galáxias com orientações diferentes podem cancelar seus momentos angulares. No entanto, os dados do SDSS indicam que muitos buracos negros estão girando mais rápido do que o esperado – especialmente aqueles em galáxias mais distantes.

Esse resultado sugere que a rotação pode aumentar ao longo do tempo, possivelmente devido à absorção constante de gás e poeira.

Os pesquisadores pretendem aprofundar essa análise utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que tem detectado buracos negros supermassivos de períodos cada vez mais antigos do universo.