Diferente dos buracos negros típicos, este não está localizado no centro galáctico, mas sim, está deslocado em quase um kiloparsec e está lançando jatos de rádio. Este buraco negro acumulador, que não está no núcleo e possui jatos, encontrado em uma galáxia anã próxima, é um dos casos mais convincentes e próximos confirmados até agora.

A descoberta, publicada online na Science Bulletin em 4 de setembro, fortalece a ideia de que o crescimento de buracos negros não é limitado aos centros galácticos, oferecendo uma nova perspectiva sobre como buracos negros supermassivos poderiam ter crescido tão rapidamente no universo primordial.

Os Buracos Negros Nem Sempre Estão nos Centros Galácticos

Na imagem comum do cosmos, os buracos negros são frequentemente considerados como os “corações” das galáxias. No entanto, um número crescente de observações mostra que alguns buracos negros não permanecem obedientes ao centro galáctico. Em vez disso, eles estão deslocados, vagando pelo disco galáctico ou pelas bordas. Esses buracos negros deslocados são chamados de buracos negros errantes, como viajantes perdidos flutuando pelo universo.

Por que procurá-los em galáxias anãs? As galáxias anãs têm massas menores e histórias evolutivas relativamente mais simples. Elas agem como “fósseis cósmicos” que preservam pistas sobre o crescimento inicial de buracos negros. A teoria prevê que o recuo gravitacional após fusões de galáxias, ou interações envolvendo múltiplos corpos, pode facilmente expulsar buracos negros dos rasos poços gravitacionais das galáxias anãs, deixando-os vagando a milhares de anos-luz de distância. Algumas simulações sugerem até que uma fração considerável dos buracos negros de galáxias anãs pode estar deslocada em quase um kiloparsec (cerca de 3.000 anos-luz). No entanto, por um longo tempo, faltou evidência observacional direta e inequívoca.

Nova Descoberta: Um “Buraco Negro Errante e Ruidoso de Rádio” em uma Galáxia Anã

A equipe de pesquisa liderada pelo Dr. AN se concentrou em uma galáxia anã chamada MaNGA 12772-12704, localizada a apenas cerca de 230 milhões de anos-luz de distância (z ≈ 0,017) da Terra. Usando dados de unidade de campo integral do levantamento Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA), eles descobriram que esta galáxia apresenta sinais fracos de um núcleo galáctico ativo (AGN). Apesar de sua morfologia geral ser regular e não mostrar sinais óbvios de fusão ou um AGN duplo, uma característica chave se destacou: a emissão de rádio associada está deslocada do centro geométrico da galáxia por quase um kiloparsec (kpc).

Observações de acompanhamento com o Very Long Baseline Array (VLBA) em 1,6 e 4,9 GHz revelaram que a fonte está a 2,68 segundos de arco do centro galáctico (correspondendo a 0,94 kpc), com uma temperatura de brilho do núcleo de rádio que excede um bilhão de kelvins. Em 1,6 GHz, detectaram uma estrutura de jato que se estende cerca de 2,2 parsecs (7,2 anos-luz) para o sudeste. Estas são características típicas de AGN.

Além disso, ao analisar dados arquivados que abrangem 1993-2023, os pesquisadores descobriram que a fonte apresenta variação irregular e de longo prazo, tornando-se mais brilhante e mais fraca ao longo das décadas. Esse comportamento é consistente com a acreção sustentada e in-situ em torno de um buraco negro, e claramente distinto do padrão normalmente decrescente típico dos remanescentes de supernova, efetivamente descartando tais “impostores”. Com base na massa estelar da galáxia hospedeira, estima-se que a massa do buraco negro seja cerca de 300.000 vezes a do Sol, colocando-o na categoria de buracos negros de massa intermediária (IMBH).

Assim, confirmaram que este é de fato um buraco negro ativamente acrecido e deslocado do núcleo, com jatos – atualmente o caso mais próximo e robustamente confirmado de seu tipo. “Este é como um farol cósmico iluminado por um buraco negro errante; embora tenha se desviado do centro galáctico, ainda brilha para fora com energia poderosa,” disse Dr. LIU Yuanqi, coautor do estudo.

Raridade: Por Que Este É Tão Importante?

De uma perspectiva estatística mais ampla, esta descoberta é particularmente notável. De mais de 3.000 galáxias anãs do MaNGA, 628 mostraram possível atividade de AGN, e cerca de 62% pareciam deslocadas de seus centros ópticos. Apenas a MaNGA 12772-12704 satisfez os critérios de “três evidências sólidas”: um núcleo compacto de alta luminosidade, jatos em escala de parsec e variabilidade ao longo de décadas. Isso sugere que fenômenos fora do núcleo podem não ser incomuns. No entanto, um “candidato” não é igual a uma detecção confirmada.

“Em galáxias anãs, especialmente, é extremamente difícil obter evidências observacionais claras para AGN errantes,” disse Dr. Mar Mezcua, coautor do estudo do Instituto de Ciências Espaciais da Espanha.

Avanço Científico: Um Novo Caminho para o Crescimento de Buracos Negros

A visão predominante há muito tempo tem sido que buracos negros supermassivos crescem principalmente nos centros galácticos, alimentando-se rapidamente de reservatórios de gás centrais. No entanto, este estudo demonstra que um buraco negro de massa intermediária localizado fora do núcleo galáctico também pode sustentar acreção e produzir jatos. Essas descobertas fornecem suporte observacional direto para a ideia de que a alimentação distribuída e o crescimento em múltiplos locais podem ser uma via potencial para a rápida formação de buracos negros supermassivos no universo primitivo.

“Esta descoberta nos leva a repensar a coevolução buraco negro-galáxia. Os buracos negros não são apenas ‘motores’ centrais; eles podem também moldar discretamente suas galáxias hospedeiras a partir das bordas,” disse o Dr. AN.

Mesmo quando localizados nos “subúrbios” de uma galáxia, buracos negros errantes podem injetar energia no entorno por meio de potentes fluxos, influenciando a dinâmica galáctica e a formação de estrelas.

Perspectiva: Revelando a População Cósmica de Buracos Negros “Invisíveis”

Este estudo transforma buracos negros errantes de especulação teórica em uma realidade observacional direta. Com a chegada de telescópios de próxima geração, tais “buracos negros perdidos” podem não ser mais raros. Em um futuro próximo, telescópios ópticos extremamente grandes medirão os centros galácticos e estruturas com maior precisão. Enquanto isso, levantamentos de rádio profundos e de alta resolução usando instalações como o array central do Telescópio Esférico de Apertura de 500 metros (FAST) e o Array de Kilômetro Quadrado deverão detectar sinais de rádio ainda mais fracos, potencialmente resolvendo micro-jatos em escala sub-parsec. Esses avanços levarão a avanços na confirmação e estudo estatístico de buracos negros fora do núcleo.

Talvez, um dia, reconheceremos que buracos negros errantes não são, de fato, raros, mas sim viajantes silenciosos nas bordas das galáxias, moldando silenciosamente a evolução cósmica de suas anfitriãs.

Este estudo foi apoiado pelo Programa Nacional SKA da China e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, entre outros.