Cientistas podem ter descoberto raríssimo buraco negro intermediário

Nesta semana, pesquisadores da Universidade de Melbourne e da Universidade Monash, na Austrália, anunciaram a possível descoberta de um buraco negro com 55 mil vezes a massa do Sol. Pelo tamanho, ele entraria na classificação dos buracos negros intermediários (de 100 a 100 mil vezes a massa solar). Ou seja, nem muito grande, nem muito pequeno – e isso é incrível.

Via de regra, astrônomos encontram buracos negros estelares ou supermassivos. Os estelares se formam no final do ciclo de vida de uma estrela e possuem algumas dezenas de vezes a massa do Sol. Buracos desse tipo são bem comuns – só na Via Láctea há mais ou menos 100 milhões.

Eles são grandes, claro, mas não chegam perto dos supermassivos, com milhões de vezes a massa solar. O buraco negro M87, que ficou famoso em 2019 ao ser fotografado, por exemplo, tem 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol. São os supermassivos que habitam o centro da maioria das galáxias, pairando como âncoras gravitacionais gigantescas.

O Universo como o conhecemos até agora, então, possui buracos negros grandes e pequenos – com um “vácuo” no meio. Por décadas, astrônomos têm quebrado a cabeça em busca desses corpos intermediários. Afinal, encontrar esse elo perdido pode ser a chave para entender a formação dos buracos negros supermassivos: ninguém sabe ainda como deu tempo de eles ficarem tão grandes – mesmo considerando os 13,8 bilhões de anos de idade do Universo.

Naturalmente, a ciência já previa a existência de buracos negros intermediários, com alguns possíveis candidatos pelo espaço. Até porque uma das propostas para a existência dos seus primos supermassivos, por exemplo, é que eles sejam produto da fusão de vários buracos menores. Mas, se é assim, deveríamos ver muitos buracos intermediários em fase de crescimento, no caminho de se tornarem supermassivos.

O problema é que eles são muito difíceis de detectar. Pelo tamanho, os buracos intermediários não emitem doses cavalares de raios-x como os supermassivos, e voam abaixo do radar dos atuais detectores de ondas gravitacionais (perturbações no tecido do espaço-tempo causadas por uma grande liberação de energia, um fenômeno previsto por Einstein e confirmado em 2015). É tão difícil achá-los que alguns cientistas questionam se eles, de fato, existem.

Como os cientistas detectaram o buraco negro?

Nos anos 1990, astrônomos registraram uma explosão de raios gama que aconteceu há 3 bilhões de anos por conta da fusão de duas estrelas. E a luz proveniente desse acontecimento foi a chave para a nova descoberta.

Analisando os dados da explosão, James Paynter, principal autor do estudo, e o restante da equipe notaram que a luz realizava uma trajetória curva até a Terra. Uma das hipóteses levantadas foi que havia um objeto com campo gravitacional grande no meio do caminho, e ele era o responsável por distorcer a trajetória da luz – um fenômeno conhecido como lente gravitacional. Tal objeto poderia ser um buraco negro intermediário.

Para testar essa teoria, os pesquisadores usaram um software desenvolvido para encontrar buracos negros a partir de ondas gravitacionais e o adaptaram para analisar os flashes de luz da explosão cósmica. O objetivo era detectar se os dois flashes detectados, fruto da distorção da lente gravitacional, diziam respeito ao mesmo objeto.

Deu certo. A ilustração que abre este texto, inclusive, é uma representação artística do possível buraco negro e a distorção da luz causada por ele. A arte foi feita pelo OzGrav, centro de pesquisas sobre ondas gravitacionais que também participou da pesquisa.

No estudo, publicado na revista Nature Astronomy, os cientistas supõem que esse buraco negro pode ser um buraco primordial, criado logo no início do Universo e que pode ter sido a semente para um atual buraco negro supermassivo. Além disso, eles acreditam que os buracos intermediários podem ser mais comuns do que se imagina, e estimam que cerca de 46 mil buracos se encontram próximos à Via Láctea.

Em setembro de 2020, a notícia de uma colisão de buracos negros também movimentou o debate acerca dos buracos negros intermediários, uma vez que existe a possibilidade do fenômeno ter dado origem a um buraco com 142 vezes a massa do Sol. Ainda são necessárias mais observações até que isso seja confirmado, mas tanto essa quanto a descoberta mais recente reforçam: estudar os buracos médios são a chave para compreender os grandalhões.