XMM-Newton descobre uma nova classe de buracos negros

Astrônomos usando o observatório de Raios X XMM-Newton da ESA descobriram um buraco negro com 500 vezes a massa do Sol, um elo perdido entre buracos negros de massa estelar e buracos negros supermassivos, em uma distante galáxia. Essa descoberta é a melhor detecção até hoje de uma nova classe que foi caçada por muito tempo: buracos negros de massa intermediária.

Marcada para aparecer amanhã no jornal Nature, a descoberta foi feita por uma equipe internacional de pesquisadores trabalhando com dados do XMM-Newton, liderados por Sean Farrel do Centro de Estudos Espaciais de Radiação, agora baseado na Universidade de Leicester.

Buracos negros de massa estelar (de três até 20 vezes mais massivo que o Sol) e buracos negros supermassivos (de milhões até milhares de milhões de vezes mais massivos que o Sol) já foram descobertos faz tempo. Por causa do grande vão entre esses dois extremos, cientistas especularam a existência de uma terceira classe de buracos negros, com massas intermediárias entre uma centena e várias centenas de milhares de vezes a massa do Sol.

Até agora, cientistas não conseguiram confirmar que essa classe intermediária realmente existe.

A equipe de Farrell estava analisando dados arquivados obtidos pelo XMM-Newton, procurando por estrelas de nêutrons e anãs brancas, quando eles encontraram um objeto estranho que foi observado no dia 23 de Novembro de 2004.

Chamado HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1), ele se localiza nas partes externas da galáxia ESO 243-49, situada a aproximadamente 290 milhões de anos-luz da Terra. Se ele está realmente localizado nessa galáxia distante, HLX-1 é muito luminoso em Raios X; atingindo 260 milhões de vezes a luminosidade do Sol.

Analisando a luz originada do HLX-1, a equipe descobriu que a assinatura de Raios X era inconsistente com qualquer objeto, exceto um buraco negro. O brilho medido também era baixo demais para estar na nossa própria Galáxia, e a falta de observação de emissões de ondas de rádio ou radiação óptica vindas da localização do HLX-1, em adição a assinatura de Raios X observada indica que é improvável que seja uma galáxia no fundo.

Isso significa que a fonte das emissões de Raios X deve estar na galáxia ESO 243-49. O HLX-1 está longe demais do centro galáctico para ser um buraco negro supermassivo, e muito brilhante para um buraco negro de massa estelar sendo alimentado em taxa máxima.

Para ter certeza que é realmente um único objeto astronômico, e não um grupo de várias fontes menores brilhando intensamente, a equipe usou o XMM-Newton para observá-lo novamente no dia 28 de Novembro de 2008.

Comparando as duas observações, eles descobriram que a assinatura de Raios X originada no HLX-1 variou significativamente e concluíram que só pode ser um único objeto. Eles descobriram que a única maneira de explicar sua intensa luminosidade seria se o HLX-1 acolhe um buraco negro com massa maior que 500 massas solares. Nenhuma outra explicação física poderia explicar as observações.

Alguns candidatos à buraco negro de massa intermediária que foram descobertos até agora puderam ser explicados por outras teorias, mas esse se destacou por ser mais brilhante que todos os outros candidatos por um fator de quase 10. A equipe tinha suas mãos na melhor detecção de um buraco negro de massa intermediária até agora.

Enquanto já se sabe que buracos negros de massa estelar são restos de estrelas massivas, não se sabe ainda como buracos negros supermassivos são formados. Um dos possíveis cenários envolve buracos negros de massa intermediária que se juntaram. Para ratificar tal teoria, é essencial antes provar a existência de buracos negros de massa intermediária.

É por isso que detecções tais como esta pelo XMM-Newton são essenciais. Elas irão nos ajudar a entender como buracos negros supermassivos, tais como o que está no centro de nossa Galáxia, se formam.

A equipe está planejando mais observações em comprimentos de onda de Raios X, ultravioleta, ópticos, infravermelho e ondas de rádio no futuro próximo para entender melhor este único objeto e o ambiente em torno dele.

ESA