Buracos negros supermassivos tendem a ficar, mais ou menos estacionários, nos centros das galáxias. Mas nem todos esses incríveis objetos cósmicos permanecem colocados; alguns podem ser derrubados askew, balançando em torno de galáxias como nômades cósmicos.
Chamamos esses buracos negros de "andarilhos", e eles são em grande parte teóricos, porque são difíceis (mas não impossíveis) de observar e, portanto, quantificar. Mas um novo conjunto de simulações permitiu que uma equipe de cientistas descobrisse quantos andarilhos deveria haver, e paradeiro - o que, por sua vez, poderia nos ajudar a identificá-los lá fora no Universo.
Isso pode ter implicações importantes para nossa compreensão de como buracos negros supermassivos - monstros milhões a bilhões de vezes a massa do nosso Sol - formam e crescem, um processo que está envolto em mistério.
Os cosmólogos acham que os buracos negros supermassivos (SMBHs) residem nos núcleos de todas - ou pelo menos a maioria - galáxias no Universo. As massas desses objetos são geralmente aproximadamente proporcionais à massa da protuberância galáctica central ao seu redor, o que sugere que a evolução do buraco negro e sua galáxia estão de alguma forma ligadas.
Mas as vias de formação de buracos negros supermassivos não são claras. Sabemos que buracos negros de massa estelar formam-se a partir do colapso do núcleo de estrelas massivas, mas esse mecanismo não funciona para buracos negros mais de 55 vezes a massa do Sol.
Os astrônomos pensam que os SMBHs crescem através do acréscimo de estrelas e gás e poeira, e fusões com outros buracos negros (muito volumosos em núcleos de outras galáxias, quando essas galáxias colidem).
Mas escalas de tempo cosmológicas são muito diferentes de nossas escalas de tempo humanas, e o processo de duas galáxias colidindo pode levar muito tempo. Isso faz com que a janela potencial para a fusão seja interrompida bastante grande, e o processo pode ser adiado ou até mesmo evitado inteiramente, resultando nesses "errantes" do buraco negro.
Uma equipe de astrônomos liderada por Angelo Ricarte do Centro harvard & smithsoniano de astrofísica usou as simulações cosmológicas de Romulus para estimar com que frequência isso deveria ter ocorrido no passado, e quantos buracos negros ainda estariam vagando hoje.
Essas simulações rastreiam de forma auto-consistente a evolução orbital de pares de buracos negros supermassivos, o que significa que eles são capazes de prever quais buracos negros provavelmente chegarão ao centro de sua nova casa galáctica, e quanto tempo esse processo deve levar - bem como quantos nunca chegam lá.
"Rômulo prevê que muitos binários supermassivos de buracos negros se formam após vários bilhões de anos de evolução orbital, enquanto alguns SMBHs nunca chegarão ao centro", escreveram os pesquisadores em seu artigo.
"Como resultado, galáxias de massa da Via Láctea em Rômulo são encontradas para abrigar uma média de 12 buracos negros supermassivos, que normalmente vagam pelo halo longe do centro galáctico."
No universo primitivo, antes de cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang,a equipe encontrou, os andarilhos superamem e ofuscam os buracos negros supermassivos nos núcleos galácticos. Isso significa que eles produziriam a maior parte da luz que esperaríamos ver brilhando do material em torno de SMBHs ativos, brilhando brilhantemente à medida que orbita e se acumula no buraco negro.
Eles permanecem perto de sua massa de sementes - ou seja, a massa na qual se formaram - e provavelmente se originam em galáxias satélites menores que orbitam as maiores.
E alguns andarilhos ainda devem estar por perto hoje, de acordo com as simulações. No Universo local, deve haver alguns por aí.
"Descobrimos que o número de buracos negros errantes escamia aproximadamente linearmente com a massa halo, de tal forma que esperamos milhares de buracos negros errantes em halos de aglomerados de galáxias", escreveram os pesquisadores.
"Localmente, esses andarilhos representam cerca de 10% do orçamento em massa do buraco negro local, uma vez que as massas de sementes são contabilizadas."
Esses buracos negros podem não estar necessariamente ativos e, portanto, seriam muito difíceis de detectar. Em um próximo artigo, a equipe estará explorando em detalhes as possíveis maneiras de observar esses andarilhos perdidos.
Então tudo o que temos que fazer é encontrar os buracos negros de massa estelar perdida e de massa intermediária...
A pesquisa foi publicada nos Avisos Mensais da Sociedade Astronômica Real.