Uma nova pesquisa observacional sugere que os buracos negros supermassivos - os objetos misteriosos que engolem luz no coração de quase todas as grandes gala¡xias - estãogirando como loucos.

a‰ uma descoberta que tem implicações abrangentes sobre como os buracos negros se formam, como crescem e como a forma do universo como o conhecemos passou a existir.

A pesquisa aparece em um novo estudo aceito para publicação no Astrophysical Journal.

“ Esta não éa palavra final sobre o crescimento de buracos negros, mas éum grande passo em frente”, disse a primeira autora do estudo, Tonima Ananna, ex-estudante de pós-graduação em Yale que agora épesquisadora de pa³s-doutorado no Dartmouth College. Seu orientador de doutorado foi  Meg Urry , professora de física e astronomia israelense de Yale e autora saªnior do estudo.

Um buraco negro éum ponto no espaço onde a matéria écompactada com tanta força que cria uma gravidade intensa. Essa gravidade éforte o suficiente para que nem mesmo a luz escape de sua atração. Um buraco negro pode ser tão pequeno quanto um aºnico a¡tomo ou tão grande quanto bilhaµes de milhas de dia¢metro.

Os buracos negros tem duas propriedades cra­ticas: sua massa e sua taxa de rotação. No entanto, não se sabe muito sobre esse giro. Nos últimos anos, os spins foram estimados para alguns buracos negros individuais, mas esta éa primeira vez que os cientistas foram capazes de avaliar o spin de toda a população de buracos negros supermassivos (SMBHs), com base em uma amostra representativa.

Um buraco negro girata³rio éligeiramente achatado em comparação com um buraco negro que não gira, explicaram os pesquisadores. Isso permite que o gás em queda se aproxime do buraco negro antes de desaparecer dentro dele, convertendo mais de sua energia em radiação.

Urry, Ananna e seus colegas observaram a eficiência de acaºmulo de SMBHs de crescimento rápido usando quatro satanãlites espaciais de raios-X: Chandra, XMM-Newton, NuSTAR e Swift-BAT. Eles compararam a luz de raios-X com a massa total em SMBHs hoje e descobriram que a matéria desenhada em SMBHs convertida em radiação com alta eficiência. Isso implica que a maioria das SMBHs deve estar girando rapidamente, disseram os pesquisadores.

“ O giro rápido sugere que os buracos negros supermassivos crescem principalmente pelo acranãscimo de gás que atraem, em vez de se fundirem com outros buracos negros”, disse Urry. “As teorias atuais presumem que ambas as fusaµes e acranãscimos aumentam a massa do buraco negro, mas quase não hárestrições sobre quanto de ambos. Agora temos evidaªncias observacionais. ”

O novo estudo também oferece importantes insights sobre uma fase-chave do ini­cio do universo.

Os astrônomos sabem que, por centenas de milhares de anos após o Big Bang, o gás difuso distribua­do por todo o universo foi eletricamente carregado, ou ionizado. Mas como esse gás - principalmente hidrogaªnio - esfriou, os a¡tomos perderam sua ionização. Por quase um bilha£o de anos após esse resfriamento, o universo permaneceu neutro, o que significa que seus a¡tomos estavam equilibrados entre cargas elanãtricas positivas e negativas.

“ Como a luz éfacilmente absorvida por a¡tomos neutros, não podemos olhar para trás naquele tempo. Somente depois que o universo estiver quase totalmente ionizado podemos ver a luz das primeiras estrelas, gala¡xias e buracos negros em crescimento ”, disse Urry. 

“ Entre outras coisas, isso nos impede de observar muito daquela anãpoca, porque qualquer luz das primeiras estrelas ou gala¡xias éabsorvida pelo hidrogaªnio neutro”, acrescentou Urry. “a‰ como uma cortina que não podemos ver atrás. Mas, uma vez que havia estrelas suficientes, o hidrogaªnio se ionizou e as partes mais próximas do universo tornaram-se visa­veis. ”

O novo estudo descobriu que estrelas jovens, e não buracos negros de acranãscimo, foram as principais responsa¡veis ​​pela reionização do universo.

Os pesquisadores adicionaram toda a luz criada por buracos negros de acranãscimo, rastreados pelos dados de raios-X. Totalizou menos de 10% da luz necessa¡ria para a reionização. “Nosso trabalho exclui buracos negros como contribuidores maiores”, disse Urry.

Urry e Ananna disseram que o trabalho de sua equipe ajudara¡ os teóricos a construir novos modelos cosmola³gicos que rastreiam a evolução das gala¡xias nos últimos 13 bilhaµes de anos. Esses modelos baseiam-se na compreensão de quanta energia os buracos negros que se acumulam depositam em suas gala¡xias hospedeiras.

“ Nosso trabalho da¡ uma prescrição precisa para esse perfil de injeção de energia, tudo validado por dados experimentais”, disse Ananna. “Nãoémais uma suposição.”

A National Science Foundation e a NASA ajudaram a financiar a pesquisa do grupo.