Na impressão tradicional, os buracos negros estão frequentemente “entrincheirados” nos centros das galáxias. No entanto,Pesquisadores do Observatório de Xangai da Academia Chinesa de Ciências descobriram um buraco negro “inquieto” em uma galáxia anã a cerca de 230 milhões de anos-luz de distância da Terra. Não permaneceu no centro da galáxia, mas desviou-se do centro em quase 1 quiloparsec (cerca de 3.000 anos-luz) e ejetou jatos de rádio. Este buraco negro de “acreção in-situ, fora do núcleo e com jatos” em uma galáxia anã próxima é atualmente um dos casos com o menor desvio para o vermelho e a evidência mais sólida.
Esta descoberta fortalece ainda mais a compreensão de que “o crescimento dos buracos negros não se limita ao centro das galáxias” e fornece uma nova perspectiva na compreensão do rápido crescimento dos buracos negros supermassivos no universo primitivo.Os resultados relevantes foram publicados online no Science Bulletin em 5 de setembro de 2025.
Na nossa imagem habitual do universo, os buracos negros são frequentemente considerados como os “corações” das galáxias. No entanto, cada vez mais observações mostram que alguns buracos negros não permanecem no centro das galáxias, mas desviam-se do núcleo e “vagam” no disco galáctico ou nas bordas externas. Esses objetos são chamados de “buracos negros errantes”, vagando pelo universo como viajantes perdidos.
Por que procurá-los em galáxias anãs? As galáxias anãs têm massas pequenas e histórias evolutivas relativamente simples. São como “fósseis cósmicos” que preservam pistas sobre o crescimento dos primeiros buracos negros. A teoria prevê que o recuo da onda gravitacional ou a interação de vários corpos após a fusão das galáxias pode facilmente fazer com que os buracos negros sejam expulsos do centro das galáxias anãs com poços de potencial gravitacional rasos e se tornem buracos negros vagando pela periferia da galáxia. Algumas simulações chegam a sugerir que uma proporção significativa de buracos negros de galáxias anãs está deslocada do centro em até mil parsecs, mas há muito que faltam evidências observacionais diretas e inequívocas.
Uma equipe internacional liderada pelo pesquisador An Tao, do Observatório de Xangai da Academia Chinesa de Ciências, voltou sua atenção para uma galáxia anã chamada MaNGA 12772-12704, que está a apenas cerca de 230 milhões de anos-luz de distância da Terra (desvio para o vermelho z≈0,017). Com base nos dados espectrais do campo de visão integrado do Near Galaxy Spectral Survey (MaNGA), os pesquisadores descobriram que esta galáxia exibe características fracas de núcleos galácticos ativos (AGN). A forma geral da galáxia é regular e não há sinais óbvios de fusão ou AGN duplo. Mas o ponto chave é que a radiação de rádio associada a ela não está no centro geométrico da galáxia, mas é compensada por quase mil parsecs do centro.
Para confirmar a sua natureza, a equipa utilizou o radiotelescópio Very Long Baseline Array (VLBA) para realizar imagens profundas nas bandas de 1,6 GHz e 4,9 GHz. Os resultados mostram que a distância angular entre a fonte e o centro da galáxia é de 2,68 segundos de arco (correspondendo a 0,94 quiloparsecs), a temperatura de brilho do núcleo do rádio excede um bilhão de Kelvin e uma estrutura de radiação de rádio que se estende por cerca de 2,2 parsecs (7,2 anos-luz) ao longo da direção sudeste foi observada na imagem de 1,6 GHz. Estas são características típicas do AGN. Além disso, a equipe também vasculhou sistematicamente os dados do arquivo de 1993 a 2023 e descobriu que a fonte mostrava mudanças "fortes e fracas" não monotônicas em uma escala de décadas, consistentes com o comportamento de "acréscimo in situ de longo prazo"; isso é significativamente diferente da lei comum de decadência monotônica de remanescentes de supernovas dentro de uma escala de tempo de vários anos, eliminando assim efetivamente os "pretendentes". Combinada com a massa da estrela na sua galáxia hospedeira, a estimativa empírica da massa do buraco negro é cerca de 300.000 vezes a massa do Sol, que se enquadra na categoria de buracos negros de massa intermédia (IMBH). Combinando múltiplas características observacionais, pode-se confirmar que este é um buraco negro livre com acreção e jatos ativos, e é atualmente uma das galáxias anãs mais próximas (menor redshift). O pesquisador assistente Liu Yuanqi disse vividamente: "É como um farol cósmico iluminado por um 'buraco negro errante'. Embora tenha deixado o centro da galáxia, ainda está ejetando energia para fora."
Esta conclusão é particularmente surpreendente quando vista de uma perspectiva estatística mais ampla. Entre mais de 3.000 galáxias anãs MaNGA, os pesquisadores selecionaram 628 candidatos AGN. Cerca de 62% das fontes tinham AGNs desviando-se do centro óptico da galáxia, indicando que a desnuclearização pode não ser incomum. Mas “candidato” não é o mesmo que “confirmação”. A equipe de An Tao conduziu uma triagem multinível de mais de 600 candidatos e finalmente selecionou 11 alvos que eram mais promissores para a detecção de radiação de rádio e usou a mais alta sensibilidade e resolução para rastrear observações. Entre as observações dessas 11 fontes-alvo, apenas MaNGA 12772-12704 tem a tripla evidência de "temperatura densa de alto brilho, jato parsec e variação de luz no domínio do tempo de 30 anos" ao mesmo tempo, tornando-se o único caso confirmado até agora.
Destaques do papel
Esta pesquisa transforma "buracos negros errantes" de conjecturas teóricas em observação direta. Com a chegada da próxima geração de telescópios, os "buracos negros perdidos" podem não ser mais raros - no futuro, os telescópios ópticos de abertura extremamente grande serão capazes de medir com precisão o centro óptico e a estrutura das galáxias anãs, adquirir espectros de alta resolução em profundidade, resolver características AGN fracas ou mascaradas, descobrir mais candidatos para buracos negros livres ou fora do núcleo e expandir o tamanho da amostra.
Com a conclusão do FAST Core Array e do Square Kilometer Array Radio Telescope (SKA), os astrônomos terão a oportunidade de realizar pesquisas sistemáticas do céu com maior sensibilidade e resolução, detectar sinais de rádio mais fracos e até mesmo resolver diretamente microjatos no nível subparsec, trazendo avanços na confirmação e pesquisa estatística de buracos negros excêntricos. Talvez, no futuro, percebamos que buracos negros errantes no universo não são incomuns. Eles são como “viajantes invisíveis” nas bordas das galáxias, afetando silenciosa e profundamente o curso de vida das galáxias.