Um fato surpreendente conhecido apenas nas últimas décadas é que toda grande galáxia do universo tem um buraco negro supermassivo em seu coração. Isso foi suspeito na década de 1980, e observações do Telescópio Espacial Hubble, que espiava profundamente os núcleos de galáxias em todo o céu, confirmou -o. Os tipos “normais” de buracos negros feitos quando as estrelas explodem variam de cinco a cerca de 100 vezes a massa do sol, mais ou menos. Mas esses monstros galácticos centrais são milhões de vezes mais massivos e alguns cresceram para o peso de Brobdingnagian de bilhões de massas solares.
Muitos mistérios ainda permanecem, é claro, como como eles se formaram no início da história do universo, como eles se tornaram tão enormes tão rápidos e qual o papel que desempenharam na formação do Galaxy. Mas uma pergunta estranha ainda incomoda os astrônomos é: qual é o corte do tamanho da galáxia onde essa tendência para? Em outras palavras, existe um limite inferior para o quão enorme uma galáxia pode ser e ainda abrigar uma dessas bestas?
Os tipos de uma resposta estão emergindo de um lugar surpreendente: estudos de estrelas raras que se movem através de nossa própria galáxia a velocidades verdadeiramente ridículas.
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Orbitar nossa galáxia da Via Láctea é uma zaraginha de galáxias menores de “anão”, algumas tão pequenas e fracas que você precisa de telescópios enormes para vê -los. Mas dois são tão grandes e próximos que são visíveis ao olho sem ajuda do hemisfério sul: as grandes e pequenas nuvens de magelânica.
A grande nuvem de magelanic (LMC) é a maior e mais próxima dos dois, e não está claro se abre um buraco negro supermassivo (SMBH). Se esse SMBH existe lá, deve ser inativo, o que significa que não está se alimentando ativamente da matéria. À medida que o material cai em direção a um buraco negro, forma um disco rodopiante de plasma superaquecido que pode brilhar tão intensamente que supera todas as estrelas da galáxia combinadas. Nenhuma luminescência feroz é vista no LMC, por isso não sabemos se um SMBH está lá e não se alimentando ativamente ou se o LMC é simplesmente livre de SMBH.
Mas um estudo recente publicado no Jornal astrofísico Oferece fortes evidências de que um SMBH está no centro do LMC – baseado em medições de movimentos estelares em nossa própria Via Láctea!
O estudo analisou as estrelas da Hipervelocity, que estão gritando pelo espaço a velocidades muito mais altas do que as estrelas ao seu redor. Algumas dessas estrelas estão se movendo tão rapidamente que atingiram a velocidade de fuga galáctica; A gravidade da Via Láctea não pode segurá -los. Nas próximas eras, eles fugirão completamente a galáxia. E temos boas razões para acreditar que essas estrelas descontroladas foram lançadas por SMBHs – mas como?
Essa situação começa com um sistema binário, duas estrelas que se orbitam. Esses sistemas contêm uma quantidade substancial de energia orbital, a soma da energia cinética das duas estrelas – sua energia de movimento – e sua energia potencial gravitacional, a quantidade de energia liberada se eles se aproximarem.
Se a estrela binária se aproximar de um terceiro objeto, parte dessa energia pode ser trocada. Uma estrela pode ficar ligada ao terceiro objeto, por exemplo, enquanto a outra estrela pode dar um chute em sua energia cinética, arremessando -o. A quantidade do chute depende em parte da gravidade do terceiro objeto. Um enorme buraco negro, é claro, tem um campo gravitacional incrivelmente forte que pode arremessar a estrela em alta velocidade.
E eu quero dizer alto velocidade; Essa estrela pode ser arremessada para longe do buraco negro a uma velocidade superior a 1.000 quilômetros por segundo. O S5-HVS1, por exemplo, foi o primeiro confirmado como estrela de hipervelocidade, e está se movendo a mais de 1.700 quilômetros por segundo. Sinta -se à vontade para levar um momento para absorver esse fato: uma estrela inteira foi expulso de um buraco negro em mais de seis milhões de quilômetros por hora. As energias envolvidas são aterrorizantes.
Vimos algumas dessas estrelas em nossa galáxia, e medições cuidadosas sugerem que estão se afastando do centro da Via Láctea, o que é uma evidência bastante convincente de que Sagitário A*, SMBH da nossa Via Láctea, é a culpa.
Mas nem todas as estrelas de alta velocidade que foram detectadas parecem vir do nosso centro galáctico. Felizmente, Gaia, infelizmente agora descomissionou o Observatório Astronômico da Agência Espacial Europeia, foi projetada para obter medições extremamente precisas das posições, distâncias, cores e outras características de mais de um bilhão de estrelas – incluindo sua velocidade.
Existem 21 estrelas conhecidas de hiperveloca nos arredores da Via Láctea. Usando as medições fenomenalmente de alta precisão GAIA, os astrônomos por trás da nova pesquisa examinaram as velocidades 3D das estrelas no espaço. Eles descobriram que cinco deles têm origens ambíguas, enquanto dois definitivamente vêm do centro da Via Láctea. Dos 14 ainda restantes, três são claramente da direção do LMC.
As trajetórias dessas estrelas apontam efetivamente de volta à sua origem e, com base em nosso conhecimento atual, essa origem deve ser um buraco negro supermassivo. Melhor ainda, embora as 11 estrelas restantes tenham trajetórias que são consistente Com as origens da Via Láctea e do LMC, os pesquisadores descobriram que cinco são mais provavelmente Ter vim da nossa galáxia doméstica e os outros seis têm maior probabilidade de vir do LMC.
Portanto, poderia haver nove estrelas conhecidas de hipervelocidade mergulhando em nossa galáxia que foram ejetadas por um buraco negro supermassivo em outra galáxia.
Usando alguma matemática sofisticada, a equipe descobriu que a massa mais provável do buraco negro é de 600.000 vezes a massa do sol. Isso não é enorme para um SMBH – é muito baixo da escala, de fato – mas então, o LMC é uma pequena galáxia, apenas 1 % ou mais a massa da Via Láctea. Sabemos que a massa de um buraco negro tende a escalar com a massa da galáxia hospedeira (porque eles se formam e afetam o crescimento um do outro); portanto, essa massa mais baixa é consistente com isso.
Se isso for verdade, então nossa galáxia satélite está atirando em estrelas para nós! E pode haver mais deles ainda a ser encontrado, passando pelo espaço invisível do outro lado da nossa galáxia, ou tão longe que eles são difíceis de identificar e ainda mais difíceis de estudar. E tudo isso nos ajuda a ficar mais claro – mas ainda bem nebuloso! – sente -se em quão longe a escala galáctica podemos esperar encontrar grandes buracos negros.
Buracos negros são engraçados. A maioria das pessoas se preocuparia em cair em um, bem como em uma série de outros terrores, mas agora você pode acrescentar “ter que evitar balas estelares intergaláticas” a essa lista.
