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# Física# Astrofísica das Galáxias

Procurando Buracos Negros de Massa Intermediária na Nossa Galáxia

Pesquisas investigam o papel dos IMBHs perto do Centro Galáctico e sua influência nas estrelas.

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Índice

Na nossa galáxia, a parte central contém um buraco negro supermassivo, que é cercado por um grupo de estrelas conhecidas como as estrelas S. Essas estrelas se movem rápido e não é fácil explicar isso com as teorias que a gente tem sobre como as estrelas se formam. Alguns cientistas acham que um buraco negro de massa intermediária (IMBH) pode estar escondido nessa área, o que poderia ajudar a explicar o comportamento estranho das estrelas S.

O que é um IMBH?

Os Buracos Negros de massa intermediária são considerados como tendo Massas que ficam entre buracos negros pequenos formados a partir de estrelas e buracos negros supermassivos maiores que estão nos centros das galáxias. Entender os IMBHs é importante pra descobrir como os buracos negros supermassivos crescem ao longo do tempo.

A Pesquisa Atual

Pra aprender mais sobre IMBHs e sua possível presença no Centro Galáctico, analisamos dados de uma estrela bem conhecida chamada S2. Essa estrela orbita o buraco negro central e fornece informações importantes sobre os efeitos gravitacionais presentes na área.

Consideramos dois cenários diferentes: um onde um IMBH orbita próximo à estrela S2 e outro onde ele está mais longe e não interage muito com a S2. Usamos métodos avançados pra explorar diferentes possibilidades para a massa e a órbita do IMBH e como isso poderia impactar as estrelas S.

Resultados do Estudo

Quando olhamos de perto os dados, encontramos algumas pistas importantes. Há restrições fortes sobre a massa de qualquer IMBH que possa estar perto da S2. Especificamente, se ele existe dentro da órbita da S2, tem que ser um IMBH de baixa massa, e se for maior, provavelmente tá mais longe. A maioria dos IMBHs possíveis que interagiriam com a S2 não são estáveis e desestabilizariam o grupo de estrelas S em menos de um milhão de anos.

A Estrela S2

A estrela S2 é super importante pra essa pesquisa. Ela se move em torno do buraco negro central de um jeito que nos permite ver como a gravidade a afeta. Os dados da S2 foram coletados durante muitos anos, permitindo que os pesquisadores fizessem medições precisas da sua órbita e das forças que agem sobre ela. Essas informações ajudaram a definir limites sobre que tipo de IMBH poderia estar por perto.

O Centro Galáctico

O Centro Galáctico é uma região única cheia de muitas estrelas, algumas velhas, enquanto outras são bem novas, tipo as estrelas S. A presença dessas estrelas jovens perto do buraco negro central levanta questões sobre como elas chegaram lá. Alguns pesquisadores sugerem que a influência gravitacional de um IMBH poderia ter ajudado a trazê-las pra suas órbitas atuais.

Quantos IMBHs Existem?

Enquanto achamos que IMBHs podem existir, eles ainda são bem difíceis de encontrar. Observações diretas são raras, e a maior parte do que sabemos vem do estudo do comportamento de outras estrelas e objetos. Teorias atuais sugerem que os IMBHs podem ser mais comuns do que pensamos, possivelmente escondidos em aglomerados densos de estrelas dentro das galáxias.

A Importância dos Dados

Pra esse estudo, a coleta de dados foi vital. Usamos várias fontes diferentes pra observar a S2 e acompanhar sua órbita. Coletando dados astrométricos e espectroscópicos, conseguimos ter uma visão clara de como a S2 se move e interage com outros objetos. Essa combinação de informações é crucial pra limitar as possibilidades de IMBHs próximos.

Pesquisas Futuras

Mais dados são necessários pra ter uma visão mais clara. Observações futuras devem melhorar nossas restrições sobre a massa e a localização de IMBHs no Centro Galáctico. Observar mais estrelas como a S2 e coletar dados por períodos mais longos vai ajudar os pesquisadores a entender se um IMBH está presente.

O Papel dos IMBHs na Evolução das Galáxias

Entender o papel dos IMBHs também é essencial pra responder perguntas maiores sobre como as galáxias evoluem. Se os IMBHs existem e participam do crescimento de buracos negros supermassivos, isso poderia mudar nossa visão sobre a formação e o desenvolvimento das galáxias.

Conclusão

O estudo dos buracos negros de massa intermediária no Centro Galáctico ainda tá em andamento. Embora ainda não haja evidências firmes da sua presença, nossa pesquisa sobre o movimento de estrelas como a S2 ajuda a restringir as possibilidades. À medida que coletamos mais dados e aprimoramos nossos métodos, talvez um dia encontremos os IMBHs esquivos escondidos na nossa galáxia.

A busca por esses objetos não só ajuda a gente a entender melhor a nossa própria galáxia, mas também lança luz sobre os mistérios da formação de buracos negros e a evolução do cosmos.

Fonte original

Título: Where intermediate-mass black holes could hide in the Galactic Centre: A full parameter study with the S2 orbit

Resumo: In the Milky Way the central massive black hole, SgrA*, coexists with a compact nuclear star cluster that contains a sub-parsec concentration of fast-moving young stars called S-stars. Their location and age are not easily explained by current star formation models, and in several scenarios the presence of an intermediate-mass black hole (IMBH) has been invoked. We use GRAVITY astrometric and SINFONI, KECK, and GNIRS spectroscopic data of S2 to investigate whether a second massive object could be present deep in the Galactic Centre (GC) in the form of an IMBH binary companion to SgrA*. To solve the three-body problem, we used a post-Newtonian framework and consider two types of settings: (i) a hierarchical set-up where the star S2 orbits the SgrA* - IMBH binary and (ii) a non-hierarchical set-up where the IMBH trajectory lies outside the S2 orbit. In both cases we explore the full 20-dimensional parameter space by employing a Bayesian dynamic nested sampling method. For the hierarchical case we find: IMBH masses > 2000 Msun on orbits with smaller semi-major axes than S2 are largely excluded. For the non-hierarchical case the parameter space contains several pockets of valid IMBH solutions. However, a closer analysis of their impact on the resident stars reveals that IMBHs on semi-major axes larger than S2 tend to disrupt the S-star cluster in less than a million years. This makes the existence of an IMBH among the S-stars highly unlikely. The current S2 data do not formally require the presence of an IMBH. If an IMBH hides in the GC, it has to be either a low-mass IMBH inside the S2 orbit that moves on a short and significantly inclined trajectory or an IMBH with a semi-major axis >1". We provide the parameter maps of valid IMBH solutions in the GC and discuss the general structure of our results. (abridged)

Autores: The GRAVITY Collaboration, O. Straub, M. Bauböck, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro Seoane, A. Amorim, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, Y. Dallilar, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, F. Eisenhauer, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J. -B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, D. C. Ribeiro, M. Sadun Bordoni, S. Scheithauer, J. Shangguan, T. Shimizu, J. Stadler, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez

Última atualização: 2023-07-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2303.04067

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.04067

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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