Os cientistas acreditam que um buraco negro supermassivo se esconde no centro de praticamente todas as galáxias do universo, com uma massa que é milhões ou bilhões de vezes a do Sol e cuja imensa força de gravidade é responsável por manter todas as estrelas juntas. No entanto, o coração do aglomerado de galáxias Abell 2261, localizado a cerca de 2.7 bilhões de anos-luz da Terra, parece quebrar a teoria. Lá, as regras da astrofísica indicam que deveria haver um enorme monstro com entre 3,000 e 100,000 milhões de massas solares, comparável ao peso de algumas das maiores conhecidas. Porém, por mais que os pesquisadores busquem incessantemente, não há como encontrá-lo. As últimas observações com o Observatório de raios-X Chandra da NASA e o Telescópio Espacial Hubble apenas investigam o mistério.
Usando dados do Chandra obtidos em 1999 e 2004, os astrônomos já haviam pesquisado no centro de Abell por 2,261 sinais de um buraco negro supermassivo. Eles estavam caçando material que havia ficado superaquecido ao cair no buraco negro e produzir raios-X, mas não detectaram essa fonte.
Expulso após fusão
Agora, com novas e mais longas observações de Chandra obtidas em 2018, uma equipe liderada por Kayhan Gultekin, da Universidade de Michigan, conduziu uma busca mais profunda pelo buraco negro no centro da galáxia. Eles também consideraram uma explicação alternativa, em que o buraco negro foi ejetado após a fusão de duas galáxias, cada uma com seu próprio buraco, para formar a galáxia observada.
Quando os buracos negros se fundem, eles produzem ondas no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Se o grande número de ondas gravitacionais geradas por tal evento fosse mais forte em uma direção do que em outra, a teoria prevê que o novo buraco negro, ainda mais massivo, teria sido enviado a toda velocidade do centro da galáxia na direção oposta. Isso é chamado de buraco negro recuando.
Os astrônomos não encontraram nenhuma evidência definitiva de recuo do buraco negro, e não se sabe se os supermassivos se aproximam o suficiente para produzir ondas gravitacionais e se fundir. Até agora, eles verificaram apenas o colapso de objetos muito menores. Encontrar um recuando maior encorajaria os cientistas a pesquisar ondas gravitacionais de buracos negros supermassivos que se fundem.
Sinais indiretos
Os cientistas acreditam que isso pode ter ocorrido no centro de Abell 2261 por dois sinais indiretos. Primeiro, os dados de observações ópticas do Hubble e do telescópio Subaru revelam um núcleo galáctico, a região central onde o número de estrelas na galáxia tem um valor máximo, muito maior do que o esperado, para uma galáxia de seu tamanho. O segundo sinal é que a concentração mais densa de estrelas da galáxia está a mais de 2,000 anos-luz do centro, surpreendentemente distante.
Durante uma fusão, o buraco negro supermassivo em cada galáxia afunda em direção ao centro da galáxia recém-fundida. Se eles forem mantidos juntos pela gravidade e sua órbita começar a encolher, espera-se que os buracos negros interajam com as estrelas ao redor e as expulsem do centro da galáxia. Isso explicaria o grande núcleo do Abell 2261.
A concentração fora do centro de estrelas também pode ter sido causada por um evento violento, como a fusão de dois buracos negros supermassivos e o recuo subsequente de um único buraco negro maior.
Sem vestígios nas estrelas
Embora haja indicações de que ocorreu uma fusão do buraco negro, nem o Chandra nem os dados do Hubble mostraram evidências do próprio buraco negro. Os pesquisadores já haviam usado o Hubble para procurar um grupo de estrelas que poderia ter sido varrido por um buraco negro em recuo. Eles estudaram três aglomerados perto do centro da galáxia e examinaram se os movimentos das estrelas nesses aglomerados são altos o suficiente para sugerir que eles contêm um buraco negro de massa solar de 10 bilhões. Nenhuma evidência clara foi encontrada para um buraco negro em dois dos grupos e as estrelas no outro eram muito fracas para produzir conclusões úteis.
Eles também estudaram previamente as observações de Abell 2261 com Karl G. Jansky Very Large Array da NSF. A emissão de rádio detectada perto do centro da galáxia sugere que a atividade de um buraco negro supermassivo ocorreu há 50 milhões de anos, mas isso não indica que o centro da galáxia atualmente contém tal buraco negro.
Eles então seguiram para Chandra para procurar material que havia superaquecido e produzido raios-X ao cair no buraco negro. Enquanto os dados revelaram que o gás quente mais denso não estava no centro da galáxia, ele não foi mostrado no centro do aglomerado ou em qualquer um dos aglomerados de estrelas. Os autores concluíram que ou não há buraco negro em nenhum desses locais ou que está atraindo material muito lentamente para produzir um sinal de raio-X detectável.
O mistério da localização deste gigantesco buraco negro continua. Embora a busca tenha fracassado, os astrônomos esperam que o Telescópio Espacial James Webb possa revelar sua presença. Se Webb não conseguir encontrá-lo, a melhor explicação é que o buraco negro se afastou o suficiente do centro da galáxia.
