Entre os buracos negros identificados até hoje, ou eles são pequenos ou monstros devoradores de galáxias, rugindo no interior de aglomerados estelares. "Entre esses dois limites, não vemos nada", disse o astrofísico James Paynter, da Universidade de Melbourne. Mas eis que, do alvorecer do cosmos, surge um buraco negro de tamanho intermediário, aquele que pode significar a chave para entender como as singularidades nascem e, principalmente, crescem.
“Embora saibamos que buracos negros supermassivos se escondem nos núcleos das galáxias, não entendemos como esses gigantes são capazes de crescer tanto dentro da idade do Universo”, disse Paynter, principal autor do estudo agora publicado na revista Nature Astronomy.
NASA/ESA/STScI/G. Bacon ( A importância da descoberta, considerada o elo perdido no estudo de buracos negros, é medida por um fato inusitado: jamais os astrônomos confirmaram ser um buraco negro de tamanho “médio”. Os pequenos buracos negros (ou de massa estelar) são o que restou de estrelas supermassivas. Eles são comuns no Universo, tanto quanto as estrelas que os originam.
Supermassivos
Menos comuns são aqueles que habitam o centro das galáxias, com cem bilhões de massas solares (a Via Láctea tem um, chamado Sagitário A*). Imagina-se que eles se originam dos primeiros buracos negros, surgidos quando o cosmos contava com menos de um bilhão de anos. Em comum, os dois têm a maneira como crescem: unindo-se a outros buracos negros, alimentando-se de qualquer coisa que caia além de seu horizonte de eventos e, finalmente, tornando-se supermassivos.
O problema é que, ao equalizar a idade estimada do Universo e o tamanho dos maiores buracos negros existentes, a conta não bate. De acordo com a física dos buracos negros, há um limite para a velocidade com que eles devoram matéria, e o quanto um buraco negro pode crescer. Além disso, fundir-se a outros pressupõe que existam buracos negros disponíveis para serem absorvidos.
Por isso, os astrônomos buscavam um buraco negro que não fosse nem tão pequeno (com tamanho variando entre 100 a 100.000 vezes a massa do Sol) nem monstruosamente grandes, como o J2157-3602, a singularidade de 34 bilhões de massas solares que mais velozmente cresce, engolindo o equivalente a um sol por dia.
Relíquia
"Este buraco negro pode ser uma relíquia, um buraco negro primordial criado no início do Universo antes mesmo da formação das primeiras estrelas e galáxias. Essas primeiras singularidades podem ser as sementes dos buracos negros supermassivos que vivem no coração das galáxias hoje”, disse o astrofísico Eric Thrane, da Escola de Física da Universidade Monash e coautor do estudo.
Paynter reviu os mais de 2.700 registros de explosões que o BATSE (acrônimo para Burst And Transient Source Experiment, ou Experimento em Rajada e Fonte Transitória) captou entre 1990 e 1999, à procura de alguma que revelasse, via lentes gravitacionais, a presença de um IMBH.
Lentes gravitacionais são um efeito do qual astrônomos lançam mão para localizar corpos celestes e medir o Universo. Ele é causado por objetos geradores de gravidade poderosa, como galáxias e buracos negros.
A luz gerada atrás deles é desviada e multiplicada – mas, apesar dessa distorção, as lentes gravitacionais propiciam observações mais acuradas, à medida que a luz chega à Terra amplificada, tornando objetos até então invisíveis, observáveis.
A explosão de raios gama GRB 950830, captada em 1995, era o que Paynter procurava. A rajada pôde ser captada na Terra porque sua luz foi desviada por um objeto de massa não muito pequena nem muito grande – um buraco negro de massa intermediária.
"Encontrar o primeiro IMBH via lentes gravitacionais é emocionante: em 30 anos de pesquisa, nenhum candidato estatisticamente robusto foi achado", diz ele.
Candidatos
Há dois possíveis IMBH, encontrados em 2020: um foi flagrado em março engolindo uma estrela (com 50 mil massas solares, é o 3XMM J215022.4-055108) e o outro, em setembro, tem 150 massas solares, provavelmente originado da fusão de duas singularidades menores.
Para a astrofísica e pioneira no uso de lentes gravitacionais Rachel Webster, coautora do artigo, “com o IMBH poderemos estimar o número total desses objetos no Universo ”. Estima-se que existam 46 IMBH somente nas imediações da Via Láctea.
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