É difícil, mas tente imaginar. No meio do vasto espaço intergaláctico negro, um enorme buraco negro supermassivo voa sozinho a uma velocidade de quase mil quilômetros por segundo. Ele não está no centro da galáxia, mas viaja sozinho, vagando sem rumo e … pronto para engolir tudo que vier em seu caminho. É precedido por um enorme arco de impacto, e um rasto de formação estelar com mais de 200.000 anos-luz segue-o como uma cauda, uma cicatriz brilhante que denuncia a sua rápida fuga. Esta é a primeira vez que algo assim é observado, e seus descobridores, liderados pela Universidade de Yale, acabam de descrevê-lo em um artigo que já está disponível no servidor de pré-publicação arXiv.
Até agora, os astrónomos limitaram-se a observar “estrelas de supervelocidade”, sóis em aceleração ejetados violentamente da nossa Via Láctea por fortes “impactos gravitacionais”, talvez causados por uma colisão com outras estrelas ou por uma explosão de supernova próxima. Mas que tipo de “empurrão” é necessário para que algo assim se desfaça a uma velocidade de 954 km/s? Porque estamos falando de uma “besta” com massa equivalente a dez milhões de sóis, mais que o dobro da massa de Sagitário A*, o buraco negro que reina no centro da nossa galáxia. E nessa velocidade, o objeto será capaz de percorrer a distância entre a Terra e a Lua em menos de sete minutos.
Ao longo do seu caminho, o buraco negro comprime gás e cria um rasto de novas estrelas com 200.000 anos-luz de comprimento.
A descoberta, graças à extraordinária visão infravermelha do Telescópio Espacial James Webb, confirma o que até agora era apenas uma suspeita relatada pela primeira vez pelos mesmos investigadores em 2023, quando viram o objeto pela primeira vez. Este enorme buraco negro errante, oficialmente denominado RBH-1 (Runaway Black Hole 1), está localizado a 7,5 bilhões de anos-luz de distância.
Lugar incomum
Os buracos negros supermassivos estão geralmente associados a galáxias que crescem e evoluem em torno deles sob a influência da sua enorme força gravitacional. Assim, a simples ideia de que um desses “gigantes sombrios” poderia “fazer as malas” e partir por conta própria vai contra a física e nossos muitos anos de experiência observacional.
E apesar disso, a teoria vem nos alertando há mais de meio século de que isso poderia acontecer. “Esses resultados”, escrevem os pesquisadores, “confirmam que a esteira é causada por um buraco negro supersônico supermassivo em fuga, uma consequência há muito prevista do recuo das ondas gravitacionais ou da ejeção de massa dos núcleos galácticos”. Mas uma coisa é prever isso no papel, e outra é ver com seus próprios olhos.
Até agora, os astrónomos têm recolhido pistas dispersas. Foram descobertas estrelas de “alta velocidade” ejetadas da Via Láctea, e até mesmo candidatas a buracos negros errantes ou galáxias que pareciam ter um “buraco” no centro, como se seu “motor principal” tivesse sido arrancado. Mas não havia nenhuma prova definitiva, um “corpo do crime”, que demonstrasse que algo assim poderia realmente acontecer. E é exatamente isso que o RBH-1 é.
Confirmação de retirada
Para confirmar que o RBH-1 era realmente o que parecia, o astrofísico Pieter van Dokkum e a sua equipa usaram o instrumento NIRSpec de James Webb. O objetivo deles era analisar a velocidade do gás ao redor do objeto. E eles descobriram uma estrutura de “choque em arco” na frente do buraco negro. Algo como a água que se acumula e se comprime, formando uma onda na frente da proa de um navio que se move a toda velocidade. Somente no espaço, “água” é o meio circungaláctico, gás tênue e poeira existente no vazio visível entre as galáxias, e “navio” é um buraco negro veloz.
O objeto, chamado RBH-1, está se movendo tão rápido que pode percorrer a distância entre a Terra e a Lua em menos de sete minutos.
Graças a uma feliz coincidência, toda a estrutura está ligeiramente inclinada em nossa direção, o que permitiu aos pesquisadores medir o efeito Doppler da luz emitida pelo gás aquecido pela onda de choque. Lembre-se que, assim como a sirene de uma ambulância parece mais alta à medida que se aproxima (devido à compressão das ondas sonoras) e mais baixa à medida que se afasta (devido ao seu “alongamento”), quando um objeto luminoso se move em direção à Terra, as ondas de luz que emite comprimem-se e tornam-se mais azuis (deslocamento para o azul), e à medida que se afastam esticam-se e tornam-se mais vermelhas (deslocamento para o vermelho).
Assim, ao medir este efeito antes e atrás do arco de colisão, a equipe encontrou uma diferença acentuada e significativa na velocidade. O material atrás da frente de choque move-se essencialmente 600 quilómetros por segundo mais rápido do que o material à frente, embora haja uma distância mínima entre eles. Além disso, o gás nas bordas externas é removido, demonstrando um desvio para o vermelho. De acordo com o estudo, esta assinatura de velocidade é clara: “RBH-1”, diz o artigo, “é a confirmação empírica de uma previsão de 50 anos de que buracos negros supermassivos podem escapar das suas galáxias hospedeiras”.
Poder imenso
Isto leva-nos diretamente à grande questão: que força é necessária para mover a massa de 10 milhões de sóis a 954 km/s?
Em seu artigo de 2023, os pesquisadores analisaram a possibilidade de interação tripartida. Ou seja, três buracos negros interagem de forma caótica até que um deles seja expulso, uma versão espacial do famoso jogo de cadeiras em que todos, exceto um, conseguem sentar-se quando a música para, mas com consequências desastrosas. No entanto, à medida que surgiram novos dados sobre a precisão de Webb, a hipótese mudou para um cenário ainda mais impressionante, se possível: a fusão binária.
De acordo com um novo estudo, a explicação mais provável é que as duas galáxias colidiram no passado, fazendo com que os seus buracos negros centrais se aproximassem muito um do outro. Assim, os dois titãs começaram a girar em torno um do outro, cada vez mais próximos, até se fundirem em um só. De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, quando dois buracos negros de massa desigual ou rotação diferente se fundem, eles emitem ondas gravitacionais (ondulações na estrutura do espaço-tempo).
Mas esta radiação não é simétrica, isto é, não é a mesma em todas as direções. É mais como ser disparado de um canhão: se a energia for disparada com maior força em uma direção, o objeto sofrerá um recuo, um “retrocesso”, na direção oposta. E no caso do RBH-1, esse impacto foi tão monstruoso que excedeu a velocidade de escape da própria galáxia recém-formada. Assim, o buraco negro recém-formado explodiu, condenado a vagar para sempre no vazio intergaláctico.
criador de estrelas
É irônico que durante o seu voo, durante o qual a galáxia ao seu redor foi provavelmente destruída, este buraco negro crie inúmeras estrelas. E a enorme pressão que exerce ao percorrer o meio intergaláctico provoca verdadeiros “vórtices” de gás na sua “cauda”, que comprimem e acendem novos sóis. A brilhante “estela” de 200 mil anos-luz tornou-se um verdadeiro berçário de estrelas, filhas órfãs de um pai que nunca parará para conhecê-las.
Esta descoberta não só resolve um mistério de meio século, mas também abre uma nova era na arqueologia galáctica.
Simulações de computador sugerem que o universo pode estar cheio desses andarilhos invisíveis. Porque se, como sabemos, as fusões de galáxias são e têm sido uma ocorrência muito comum na história do Universo, então deve haver um número significativo de “buracos negros supermassivos errantes” à espreita no escuro, longe do calor de qualquer galáxia, completamente invisíveis aos nossos telescópios até que, como o RBH-1, interajam com uma nuvem de gás suficientemente densa.
Assim, esta descoberta não só resolve um mistério de meio século, mas também abre uma nova era na arqueologia galáctica. Agora sabemos o que procurar. O Telescópio James Webb ensinou-nos que o espaço entre as galáxias não é tão vazio como pensávamos, e que mesmo monstros como o RBH-1 podem por vezes espreitar no escuro…
