Astrônomos identificam dois buracos negros supermassivos que podem colidir em cerca de 100 anos

Astrônomos identificam dois buracos negros supermassivos que podem colidir em cerca de 100 anos. O par fica na galáxia Markarian 501, a aproximadamente 500 milhões de anos-luz da Terra. Cada um tem massa estimada entre 100 milhões e 1 bilhão de vezes a do Sol. Eles orbitam um ao outro com período de 121 dias. A separação atual varia entre 250 e 540 vezes a distância da Terra ao Sol.

A descoberta veio de dados coletados ao longo de mais de duas décadas pelo Very Long Baseline Array, rede de dez radiotelescópios nos Estados Unidos. Os cientistas observaram variações nos jatos de matéria expelidos do núcleo da galáxia. Um segundo jato apareceu curvado em torno do centro, o que indica a ação de dois objetos distintos. O estudo foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Jatos revelam presença de dois objetos no núcleo galáctico

Anomalias nos jatos de partículas aceleradas a quase a velocidade da luz chamaram a atenção dos pesquisadores. O blazar Markarian 501 já era conhecido por emitir radiação intensa. As novas imagens mostraram um jato principal e outro secundário emergindo de direções opostas. Isso sugere que cada jato sai de um buraco negro diferente.

A equipe internacional, liderada por especialistas do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, analisou as medições repetidas. Os jatos mudavam de direção de forma consistente com a órbita mútua dos dois corpos. Tal configuração é rara em observações astronômicas.

• Dois jatos de matéria detectados no núcleo
• Período orbital medido em 121 dias
• Separação entre 250 e 540 unidades astronômicas
• Massa individual entre 100 milhões e 1 bilhão de massas solares
• Distância da galáxia até a Terra de 500 milhões de anos-luz

Fusão ocorre pela emissão contínua de ondas gravitacionais

Os buracos negros perdem energia orbital aos poucos. A principal causa é a emissão de ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo previstas por Albert Einstein. Com o tempo, as órbitas encolhem. Modelos indicam que a colisão final pode acontecer em menos de 100 anos.

Esse prazo é curto em escalas cósmicas. Fusões assim costumam seguir colisões entre galáxias maiores. Os buracos negros centrais de cada galáxia acabam se aproximando. O sistema atual oferece uma oportunidade única de observar um estágio avançado do processo.

Os dois objetos crescem ao longo do tempo ao capturar gás, estrelas e outros buracos negros. Quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo no centro. Casos de pares tão próximos ainda são pouco comuns nas observações.

Detecção na Terra depende de monitoramento de pulsares

A colisão vai liberar ondas gravitacionais de baixa frequência. Elas atravessam o Universo e podem alterar ligeiramente o tempo de chegada de sinais de pulsares. Redes internacionais chamadas Pulsar Timing Arrays usam essas estrelas de nêutrons como relógios cósmicos.

Projetos como o European Pulsar Timing Array já buscam esse tipo de sinal. Se detectadas, as ondas podem mostrar aumento gradual de frequência enquanto os buracos negros se aproximam. Isso permitiria acompanhar o desenrolar da fusão em tempo real, em termos astronômicos.

Instrumentos atuais como o LIGO captam ondas de buracos negros menores. Para eventos supermassivos, a técnica dos pulsares é mais adequada. A galáxia Markarian 501 surge como candidata forte para associar um sinal específico a um par conhecido.

Estudo abre janela para evolução de galáxias

A observação ajuda a entender como buracos negros supermassivos crescem e interagem. Fusões contribuem para o aumento de massa desses objetos. Elas também influenciam a formação e o desenvolvimento das galáxias ao longo do tempo.

Dados do Very Long Baseline Array acumulados por décadas foram essenciais. A análise combinou medições de rádio em múltiplas épocas. O artigo avançado na revista científica traz detalhes da modelagem orbital.

Pesquisadores destacam que o sistema permite testar ideias sobre a perda de energia em distâncias muito pequenas. Isso relaciona-se ao chamado problema do parsec final em alguns modelos teóricos. A detecção potencial reforça a importância de continuar o monitoramento.

O evento não representa risco para a Terra. A distância é imensa. Qualquer efeito seria limitado à medição sutil das ondas gravitacionais por instrumentos especializados.

Astrônomos planejam novas observações para refinar os parâmetros orbitais. Mais dados podem ajustar a estimativa de tempo até a fusão. O caso serve de laboratório natural para estudar física extrema em condições que não podem ser reproduzidas em laboratório.

Contexto de outros eventos de ondas gravitacionais

Detecções anteriores envolveram principalmente buracos negros de massa estelar. Fusões supermassivas produzem sinais em frequências diferentes. A rede de pulsares complementa os interferômetros terrestres.

O estudo atual não cria alarmes. Ele documenta um sistema em estágio avançado de espiral. A comunidade científica vê valor em acompanhar o progresso orbital. Novas medições com radiotelescópios podem confirmar ou ajustar as projeções.