O Cosmic Horseshoe, descoberto em 2007, é um sistema onde uma galáxia massiva em primeiro plano distorce e amplifica a luz de uma galáxia distante, criando um anel de Einstein quase perfeito. Essa configuração rara oferece uma janela única para as propriedades das galáxias envolvidas.
Cosmic Horseshoe, mostrando o anel de Einstein formado pela lente gravitacional.
Crédito: NASA/ESA/Hubble
Uma equipe de pesquisadores, liderada por Carlos Melo-Carneiro, revelou a presença de um buraco negro ultramassivo no centro da galáxia lente, formando o anel de Einstein LRG 3-757. Com uma massa estimada em 36 bilhões de vezes a do Sol, esse buraco negro desafia as expectativas e os modelos atuais.
Os buracos negros ultramassivos, embora mal definidos, são geralmente considerados como tendo uma massa superior a 5 bilhões de vezes a do nosso Sol. Sua descoberta em galáxias como a LRG 3-757 levanta questões sobre sua formação e evolução.
A relação MBH-sigmae, que liga a massa dos buracos negros supermassivos à dispersão de velocidade das estrelas em sua galáxia hospedeira, é uma ferramenta valiosa para os astrônomos. No entanto, o buraco negro do Cosmic Horseshoe se desvia significativamente dessa relação, sugerindo processos evolutivos diferentes.
Várias hipóteses são propostas para explicar essa divergência, incluindo fusões galácticas passadas ou efeitos de retroalimentação de núcleos galácticos ativos. Esses cenários poderiam explicar como o buraco negro pôde atingir uma massa tão grande sem uma dispersão de velocidade estelar correspondente.
Futuras missões, como Euclid e o Telescópio Extremely Large, prometem ampliar nossa compreensão desses gigantes cósmicos. Essas ferramentas permitirão estudar em detalhes milhares de lentes gravitacionais, oferecendo novas perspectivas sobre a evolução das galáxias e dos buracos negros.
Este estudo, publicado no arXiv, abre caminho para uma melhor compreensão dos buracos negros mais massivos do Universo e de seu papel na evolução cósmica.
O que é uma lente gravitacional?
Uma lente gravitacional é um fenômeno em que a luz de um objeto distante é desviada e amplificada pela gravidade de um objeto massivo localizado entre esse objeto e o observador. Esse fenômeno, previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, permite que os astrônomos estudem objetos muito distantes que, de outra forma, seriam invisíveis.
A deformação da luz pode criar múltiplas imagens, arcos ou até anéis completos, como no caso do Cosmic Horseshoe. Esses efeitos são, entre outras coisas, usados para medir as massas dos objetos que formam as lentes e para estudar a distribuição da matéria escura no Universo.
As lentes gravitacionais também são ferramentas valiosas para testar teorias da gravidade e explorar o Universo em épocas remotas. Elas permitiram a descoberta de galáxias muito antigas e o estudo da expansão do Universo.
Como se mede a massa de um buraco negro?
A massa de um buraco negro supermassivo é frequentemente estimada observando o movimento das estrelas ou do gás ao seu redor. Em galáxias distantes, onde essas observações diretas são difíceis, os astrônomos usam relações empíricas, como a relação MBH-sigmae.
Essa relação liga a massa do buraco negro à dispersão de velocidade das estrelas no bojo galáctico. Uma dispersão de velocidade alta geralmente indica um buraco negro mais massivo. No entanto, esse método tem suas limitações, como mostra o caso do buraco negro ultramassivo do Cosmic Horseshoe.
Outros métodos incluem a observação de discos de acreção ou jatos emitidos por buracos negros ativos. Cada método tem suas vantagens e desvantagens, e os astrônomos frequentemente combinam várias técnicas para obter as estimativas mais precisas.