Cientistas não veem relação direta entre buracos negros e matéria escura

AE

Os buracos negros massivos são encontrados no centro de quase todas as galáxias, onde as maiores delas - embutidas em halos de matéria escura - abrigam os buracos negros.

Resultados são publicados em carta à revista Nature

Esse fato levou à especulação de que existe uma relação direta entre a matéria escura e os buracos negros, ou seja, que uma física estranha controla o crescimento de um buraco negro.

Cientistas da Universidade do Texas em Austin (EUA) e do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, ligado ao Observatório da Universidade de Munique (Alemanha), conduziram um estudo abrangente sobre galáxias para provar que a massa dos buracos negros não está diretamente relacionada à massa do halo de matéria escura, mas parece ser determinada pela formação do bojo (centro) da galáxia. Os resultados são publicados em uma carta à revista Nature.

As galáxias, como a nossa Via Láctea, são compostas por bilhões de estrelas, além de grandes quantidades de gás e poeira. A maior parte disso pode ser observada por variações em comprimentos de ondas infravermelhas e de rádio para objetos mais frios e por sistema ótico e raios X para os de altas temperaturas. No entanto, há dois elementos importantes que não emitem luz e só podem ser percebidos a partir de sua força gravitacional.

Todas as galáxias estão embutidas em halos da chamada matéria escura, que se estende além da borda visível da galáxia e domina sua massa total. Esse componente não pode ser observado diretamente, mas medido por seu efeito sobre o movimento das estrelas, do gás e da poeira. A natureza dessa matéria escura ainda é desconhecida, mas os cientistas acreditam que ela é feita de partículas estranhas - ao contrário da matéria comum (bariônica), da qual a Terra, o Sol e as estrelas são feitos.

O outro componente invisível em uma galáxia é o buraco negro supermassivo no centro. A própria Via Láctea abriga um buraco negro, que é cerca de 4 milhões de vezes mais pesado que o Sol. Esses "monstros" de gravidade têm sido encontrados em todas as galáxias luminosas com bojo central, onde uma pesquisa direta é viável. A maioria, ou talvez todas as galáxias com bojo, contém um buraco negro central. No entanto, esse componente também não pode ser observado diretamente - a massa do buraco negro só pode ser inferida a partir do movimento das estrelas em torno dele.

Em 2002, foi especulado que pode existir uma estreita correlação entre a massa do buraco negro e a velocidade de rotação externa dos discos das galáxias, que é dominada pelo halo de matéria escura, sugerindo que a física desconhecida da matéria escura de alguma forma controla o crescimento dos buracos negros. Por outro lado, já havia sido demonstrado há alguns anos que a massa do buraco negro está relacionada com a massa ou luminosidade do bojo. Dado que galáxias maiores em geral contêm bojos maiores, ainda não ficou claro qual das correlações é a principal para promover o crescimento dos buracos negros.

Para testar essa ideia, os astrônomos John Kormendy, da Universidade do Texas, e Ralf Bender, do Instituto Max Planck, fizeram observações espectrais de alta qualidade em muitos discos, bojos e galáxias com pseudobojos. A crescente precisão dos parâmetros resultantes da dinâmica das galáxias levou à conclusão de que não há quase nenhuma correlação entre a matéria escura e os buracos negros.

Os pesquisadores descobriram que as galáxias sem bojo - mesmo aquelas embutidas em halos maciços de matéria escura - podem conter, no máximo, uma massa muito baixa de buracos negros. Assim, Kormendy e Bender mostraram que o crescimento do buraco negro é mais ligado à formação do bojo, e não à matéria escura.

"Parece muito mais plausível que os buracos negros cresçam a partir do gás em suas imediações, principalmente quando as galáxias estão se formando", afirma Kormendy. Nesse cenário, fusões de galáxias ocorrem com frequência, o que mexe nos discos e permite que o gás caia no centro e, assim, desencadeie explosões de estrelas e alimente os buracos negros. As observações indicam que esse efeito deve ser o processo dominante de formação e crescimento desses buracos no Universo.