Buraco negro supermassivo "fujão" RBH-1 ajuda astrônomos a reconstruir a fusão que o lançou pelo espaço.
- há 10 horas
- 5 min de leitura
"Daqui para frente, esperamos que este trabalho abra um novo caminho para o estudo de fusões de buracos negros supermassivos."
Notícias
Por Ingrid Fadelli, Phys.org
Editado por Sadie Harley, revisado por Robert Egan
Traduzido e adaptado por Marco Cenrturion
Os buracos negros são regiões fascinantes do espaço onde a gravidade é tão intensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Os maiores buracos negros conhecidos, chamados de buracos negros supermassivos, possuem massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol e, normalmente, estão localizados nos centros das galáxias.
Há cerca de três anos, astrônomos observaram um buraco negro supermassivo "fujão" que parecia estar viajando pelo espaço a quase 1.000 km/s. Esse buraco negro foi detectado tanto pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) quanto pelo Telescópio Espacial Hubble (HST), dois dos maiores observatórios espaciais já construídos.
Pesquisadores do Instituto Kavli de Física Teórica (KITP), da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), e da Universidade do Texas em Austin buscaram recentemente lançar mais luz sobre a origem desse buraco negro viajante, conhecido como RBH-1.
O artigo deles, publicado na revista Physical Review Letters, que pode ser lido aqui, sugere que o buraco negro pode ter sido lançado ao espaço pela fusão de dois buracos negros supermassivos.
"Embora buracos negros supermassivos em recuo já tenham sido propostos anteriormente, o RBH-1 é o primeiro exemplo convincente de um buraco negro supermassivo que parece ter sido ejetado do centro de sua galáxia hospedeira, provavelmente como resultado de um poderoso recuo provocado por ondas gravitacionais após a fusão de dois buracos negros supermassivos. É uma confirmação espetacular de uma das previsões mais fascinantes da teoria da relatividade geral de Einstein. Para nós, essa descoberta naturalmente levou à próxima pergunta."
disse Tousif Islam, primeiro autor do artigo, ao Phys.org.
Reconstruindo a fusão que antecedeu o RBH-1
Em um artigo anterior, Islam e outros pesquisadores mostraram que o buraco negro remanescente após uma fusão de buracos negros pode ser expelido para o espaço com uma alta velocidade de recuo, ou "rebote", de até 5.000 km/s (3.100 milhas por segundo). Assim, uma fusão de buracos negros poderia explicar o comportamento do RBH-1, observado pelo JWST e pelo HST movendo-se rapidamente pelo espaço.
Em colaboração com Tejaswi Venumadhav e Digvijay Wadekar, Islam buscou reconstruir a fusão de buracos negros que pode ter provocado o grande recuo causado pelas ondas gravitacionais (o chamado "rebote") responsável por fazer o RBH-1 viajar a uma velocidade tão elevada pelo espaço. Para isso, os pesquisadores recorreram a uma combinação de simulações baseadas em teoria e estruturas teóricas.
Foi perguntado o seguinte:
“Propriedades observadas do RBH-1 poderiam revelar as massas e os giros dos dois buracos negros supermassivos que se fundiram há cerca de 70 milhões de anos?"
"De forma mais ampla, poderíamos usar um buraco negro “fujão” como uma janela para a história de uma fusão galáctica que já não podemos mais observar diretamente? O principal objetivo do nosso trabalho foi responder a essas perguntas."
Respondeu Islam
A maioria das fusões de buracos negros produz recuos relativamente modestos, insuficientes para ejetar o buraco negro resultante para fora de sua galáxia. Para reconstruir a fusão que teria levado o RBH-1 a se mover tão rapidamente pelo espaço, os pesquisadores começaram estimando a velocidade com que ele viajava após ter sido expulso de sua galáxia.
"Como especialistas em astronomia de ondas gravitacionais, abordamos o problema como uma investigação forense. A principal pista era a velocidade extraordinária do RBH-1, de quase 1.000 km/s, que foi inferida a partir das observações do HST e do JWST. Nossa pergunta era simples: que tipo de fusão entre dois buracos negros supermassivos poderia ter lançado um buraco negro a uma velocidade tão incrível?”
explicou Islam. E ele prosseguiu dizendo ainda:
"Para responder a isso, combinamos as medições observacionais com modelos teóricos de fusões de pares de buracos negros desenvolvidos a partir de simulações altamente precisas de relatividade numérica, que resolvem as equações de Einstein em supercomputadores, juntamente com a teoria das perturbações de buracos negros."
Os modelos teóricos utilizados pela equipe preveem a contribuição das massas e dos giros dos dois buracos negros em fusão para a massa, o giro e a velocidade de recuo do buraco negro remanescente gerado pela fusão. Em seguida, os pesquisadores compararam milhões de possíveis configurações binárias progenitoras de buracos negros com as propriedades observadas do RBH-1.
"Isso nos permitiu identificar as combinações mais compatíveis com os dados e estabelecer restrições quantitativas sobre o sistema progenitor. Mostramos que a fusão provavelmente envolveu dois buracos negros supermassivos com uma razão de massas inferior a aproximadamente 6:1, com o maior deles girando rapidamente, e que o sistema binário provavelmente apresentava precessão antes da fusão."
complementou Islam.
Contribuições para futuras pesquisas sobre ondas gravitacionais
Este estudo demonstra que reconstruções de fusões de buracos negros supermassivos podem ser utilizadas para revelar as propriedades físicas que levaram ao surgimento de determinados buracos negros supermassivos. Empregando essa abordagem, Islam, Venumadhav e Wadekar conseguiram inferir as propriedades dos dois buracos negros supermassivos cuja fusão originou o RBH-1, além de obter informações sobre a fusão de galáxias que possivelmente os reuniu.
"De forma mais ampla, nosso trabalho mostra como observações astronômicas e modelos teóricos baseados na relatividade geral de Einstein podem ser combinados para 'voltar no tempo' e revelar a história de eventos cósmicos extraordinários"
afirmou Islam.
"Daqui para frente, esperamos que este trabalho abra um novo caminho para o estudo de fusões de buracos negros supermassivos. À medida que o JWST, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman e futuros observatórios descobrirem mais buracos negros supermassivos em recuo, a mesma abordagem poderá ser utilizada para reconstruir seus históricos de fusão e compreender melhor como as galáxias e seus buracos negros centrais evoluem em conjunto."
No futuro, os esforços dessa equipe de pesquisa poderão complementar as observações diretas de ondas gravitacionais provenientes de fusões de buracos negros supermassivos que serão realizadas pelo Observatório Espacial de Ondas Gravitacionais Laser Interferometer Space Antenna (LISA). O LISA é um observatório espacial de ondas gravitacionais que está sendo desenvolvido pela Agência Espacial Europeia (ESA), em parceria com a NASA.
Os pesquisadores agora trabalham para aprimorar ainda mais a modelagem das fusões de pares de buracos negros. Especificamente, eles planejam desenvolver modelos teóricos mais precisos dessas fusões com base na teoria da relatividade geral de Einstein.
Islam concluiu dizendo que:
"Também esperamos aplicar os métodos que utilizamos às futuras descobertas de buracos negros supermassivos em recuo feitas pelo JWST, pelo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman e por outros observatórios. À medida que o número de sistemas observados aumentar, poderemos reconstruir seus históricos de fusão e obter uma compreensão mais profunda de como os buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras evoluem em conjunto. Em última análise, esperamos que esses esforços complementem as futuras observações de ondas gravitacionais de fusões de buracos negros supermassivos realizadas pelo LISA, fornecendo um quadro mais completo desses eventos extraordinários."
Artigo encontrado no site Phys.org (originalmente publicado em 05/08/2026)
Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2026-08-runaway-supermassive-black-hole-rbh.html