Detecção Potencial de Buraco Negro Binário em NGC 1566

Em toda grande galáxia, geralmente tem um buraco negro supermassivo no centro. Quando duas galáxias se juntam, elas podem formar um sistema binário de buracos negros. Os casos mais interessantes são quando esses buracos negros ficam bem próximos um do outro, separados por apenas alguns parsecs (um parsec é mais ou menos 3,2 anos-luz). Os cientistas conseguem detectar esses binários através de um fenômeno chamado Lente Gravitacional.

Recentemente, pesquisadores relataram a possível detecção de um buraco negro binário no centro da galáxia ativa NGC 1566. Essa descoberta se baseia em um evento curioso observado na luz da galáxia, chamado de explosão de microlente. O evento durou de início de 2017 até início de 2020 e apresentou uma Curva de Luz bem diferente das variações aleatórias que normalmente aparecem nas galáxias.

As observações foram feitas usando uma pesquisa ampla do céu em busca de supernovas. A curva de luz revelou um padrão simétrico e acentuado em torno de um pico de brilho. Esse padrão não é algo que se vê normalmente em galáxias ativas. Em vez disso, parecia o que se esperaria de uma curva de luz típica de microlente. Os pesquisadores deduziram um período específico de 155 dias para essa explosão, sugerindo que o objeto que estava causando a lente estava orbitando o núcleo do buraco negro central a cerca de 250 dias-luz de distância.

Em galáxias como a NGC 1566, as linhas de emissão no espectro da luz podem dar pistas sobre as distâncias de várias regiões. As linhas de emissão largas geralmente sinalizam áreas próximas ao buraco negro central, enquanto as linhas estreitas vêm de regiões muito mais distantes. As variações observadas durante a explosão, especialmente nas intensidades das linhas largas, indicaram que o buraco negro que estava causando a lente estava situado entre essas duas regiões.

A massa do buraco negro central na NGC 1566 foi estimada por medições anteriores. Observações mostraram que o brilho em raios-X dessa galáxia aumentou significativamente, confirmando seu status como uma galáxia ativa. Em várias observações de 2015 a 2021, a NGC 1566 apresentou mudanças de brilho, com aumentos significativos na produção de luz registrados em 2018.

Para entender o comportamento da luz da NGC 1566 ao longo do tempo, foi feita uma análise detalhada usando dados da Pesquisa Automática de Todo o Céu para Supernovas. Essa pesquisa monitorava cuidadosamente a galáxia em busca de eventos transitórios. A curva de luz combinada mostra como o brilho mudou de meados de 2015 até início de 2022, destacando as características chave relacionadas ao evento de microlente.

A curva de luz apresentou uma simetria inesperada em torno do pico observado em meados de 2018. Após ajustes para as contribuições da galáxia hospedeira, modelos de melhor ajuste foram criados para analisar o comportamento da curva de luz de forma mais aprofundada. Os pesquisadores descobriram que as características da curva observada podiam ser facilmente replicadas por um modelo de microlente.

Considerando as descobertas, os pesquisadores concluíram que a curva de luz observada era muito provavelmente devida à lente gravitacional. O buraco negro que estava causando a lente foi inferido como tendo uma massa semelhante à do buraco negro supermassivo central, levando a uma relação de massa em torno de 1:10. Essa proporção é comparável a outros sistemas conhecidos de Buracos Negros Binários.

Quando se trata de entender a dinâmica dos sistemas de buracos negros binários, um aspecto crucial é o tempo que eles levam para completar uma órbita. O tempo estimado para uma órbita completa nesse caso foi de cerca de 4000 anos, o que ajuda a determinar a probabilidade de observar tais eventos de lente. As chances de detectar um sistema binário através de lente gravitacional em pesquisas amplas geralmente ficam entre 0,1% e 1%.

Além disso, os pesquisadores analisaram como os perfis das linhas de emissão largas mudaram durante a explosão, dando mais apoio ao cenário de lente. Espectros coletados em diferentes momentos confirmaram que, enquanto as linhas de emissão largas mostraram variações na intensidade, as linhas estreitas permaneceram constantes. Esse comportamento sugere um ambiente estável onde um buraco negro está influenciando a luz do outro.

Sub-explosões ocorreram durante o evento principal, chamando ainda mais atenção para os padrões interessantes na curva de luz. Esses picos menores, que ocorreram simetricamente em torno do pico principal, poderiam ser explicados por estruturas periódicas dentro da galáxia, como braços espirais ou outros recursos no disco de acreção ao redor dos buracos negros.

A pesquisa aponta para a presença de um sistema binário de buracos negros no coração da NGC 1566, com a lente gravitacional agindo como uma pista vital nessa descoberta. Observações futuras devem identificar muitos mais candidatos para buracos negros binários com base em padrões de curva de luz semelhantes detectados em pesquisas que estão por vir.

Ferramentas e observatórios astronômicos cada vez mais sofisticados, como o Observatório Vera Rubin, estão prontos para oferecer novas informações sobre esses sistemas, potencialmente levando à detecção de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de buracos negros supermassivos. Esse entendimento contribuirá para nosso conhecimento sobre a evolução das galáxias e o funcionamento fundamental dos buracos negros.

Em resumo, as evidências para um sistema binário de buracos negros na galáxia ativa NGC 1566 são convincentes, baseando-se em padrões na curva de luz e no comportamento das linhas de emissão. Com o tempo, observações e pesquisas contínuas ajudarão a esclarecer a dinâmica desses fascinantes objetos cósmicos e o papel importante que desempenham no universo.