Astrônomos Descobrem Buraco Negro Supermassivo em uma Galáxia Anã Ultracompacta

Uma imagem ótica da galáxia elíptica gigante NGC 1399 e seu satélite UCD3. Painel esquerdo: a imagem do UCD3 no filtro F606W obtido pelo telescópio Hubble. Painel direito: uma imagem infravermelha de UCD3 obtida usando o espectrógrafo SINFONI.

Fornax UCD3 é uma parte do aglomerado de galáxias Fornax e pertence a uma classe muito rara e incomum de galáxias - anãs ultra compactas. A massa de tais galáxias anãs atinge dezenas de milhões de massas solares e o raio, tipicamente, não excede trezentos anos-luz. Essa relação entre massa e tamanho faz das UCDs os sistemas estelares mais densos do Universo.
"Descobrimos um buraco negro supermassivo no centro de Fornax UCD3. A massa do buraco negro é 3,5 milhões de vezes a do Sol, semelhante ao buraco negro central em nossa própria Via Láctea", explicou Anton Afanasiev, o primeiro autor do artigo, um estudante do departamento da Faculdade de Física, MSU.
No decorrer do estudo, os cientistas usaram os dados coletados pelo SINFONI, um espectrógrafo de campo integral de infravermelho instalado em um dos telescópios VLT de 8 m no Chile. Tendo analisado os espectros observados, os autores derivaram a dependência entre a dispersão de velocidade estelar e o raio de Fornax UCD3.
A dispersão de velocidade quantifica a variação média entre a velocidade da linha de visão estelar individual e a velocidade média de toda a população estelar. Na presença de um corpo massivo, como um buraco negro, as estrelas são influenciadas pela sua gravidade e aceleram em várias direções.
Devido a isso sua velocidade média não cresce, mas a dispersão aumenta consideravelmente. Este é o efeito que foi observado nesta galáxia: a dispersão da velocidade em seu centro é tão alta que só pode ser explicada pela presença de um enorme buraco negro central.
Depois disso, os cientistas compararam a dependência da velocidade e da dispersão com modelos dinâmicos baseados em diferentes suposições da massa do buraco negro. Eles descobriram que o modelo sugerindo que a massa do buraco negro é igual a 3,5 milhões de massas solares concordou melhor com as observações. Eles também consideraram a possibilidade de que nenhum buraco negro estivesse presente, mas essa hipótese foi excluída com a significância estatística de 99,7%. O buraco negro descoberto pelos autores é o quarto a ser encontrado em UCDs e corresponde a 4% da massa total de galáxias. Em galáxias típicas esta relação é consideravelmente menor (cerca de 0,3%). Apesar de existirem poucos exemplos conhecidos, a existência de buracos negros maciços em UCDs é um forte argumento para a origem das marés de tais galáxias. De acordo com essa hipótese, uma galáxia de tamanho médio passou por uma maior e mais massiva em um certo estágio de sua evolução e, como resultado da influência das forças de maré, perdeu a maioria de suas estrelas. O núcleo compacto remanescente se tornou o que conhecemos como um anão ultra compacto. "Para ser capaz de dizer com total garantia de que esta hipótese está correta, precisamos descobrir mais buracos negros supermassivos em UCDs. Esta é uma das perspectivas deste trabalho. Além disso, uma metodologia similar pode ser aplicado a mais galáxias elípticas maciças e menos densas e compactas. Em um de nossos próximos trabalhos estudaremos a população de buracos negros centrais em objetos desse tipo", concluiu o cientista.

Fonte: Space Daily via Lomonosov Moscow State University