Buracos negros supermassivos podem estar rodeados por aglomerados de matéria escura, sugere nova técnica de ‘mapa de eco’

Os astrónomos usaram uma técnica chamada mapeamento de eco para detectar indícios de que buracos negros supermassivos, como o titã cósmico no coração da Via Láctea, conhecido como Sagitário A* (Sgr A*), estão rodeados por nuvens densas e aglomerados de matéria escura. A investigação poderá ensinar-nos mais sobre esta substância misteriosa e os ambientes em torno dos buracos negros supermassivos.

Matéria escura é o material mais misterioso do universo, superando a matéria comum no cosmos em uma proporção de cinco para um – mas permanecendo efetivamente invisível porque não interage com radiação eletromagnéticaincluindo a luz que usamos para ver. A única maneira pela qual os cientistas podem inferir a presença de matéria escura é através da sua interação com gravidadee o impacto que esta interação tem em objetos feitos de matéria tradicional como estrelas. Por exemplo, o efeito gravitacional da matéria escura permite que as estrelas nas bordas das galáxias girem a velocidades muito maiores, sem se soltarem do que a matéria visível dessas galáxias. galáxias permitiria.

Esta equipa decidiu testar a influência gravitacional da matéria escura no coração das galáxias, ambientes dominados por buracos negros supermassivos que podem ter massas milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol. Assuntos comuns em torno destes buracos negros supermassivos é frequentemente muito visível, especialmente quando espirala para dentro da boca de um desses titãs cósmicos a partir de uma nuvem achatada chamada disco de acreção. Isso ocorre porque a influência gravitacional desses buracos negros gera imensa quantidade de fricção, fazendo com que cresçam intensamente. Isso não funcionaria para a matéria escura; não pode sentir fricção porque não interage consigo mesmo ou com a matéria comum, e não pode brilhar porque não absorve nem emite luz.

Claramente, a matéria escura não pode ser detectada em torno de buracos negros supermassivos, mesmo usando os telescópios mais avançados, como o Telescópio Horizonte de Eventos (EHT), que capturou anéis brilhantes de material em torno de Sgr A* e em torno de um buraco negro supermassivo mais distante que governa o coração da galáxia Mais Messier 87 (M87).

Ao discutir o problema da detecção de matéria escura em torno de buracos negros supermassivos, Mayank Sharma, estudante de física no Instituto Politécnico e Universidade Estadual da Virgínia (Virginia Tech), encontrou uma solução interessante.

“Poderíamos realmente testar essa previsão usando uma técnica em astronomia, que permite medir a distância até o gás circundante, procurando ecos de luz”, disse Sharma. disse em um comunicado. A técnica à qual Sharma se refere é o “mapeamento de reverberação” e se tornou um método confiável para determinar a massa dos buracos negros.

Ecos da matéria escura

O mapeamento de reverberação baseia-se no fato de que, à medida que a matéria cai em um buraco negro, ela libera uma explosão de energia que faz com que o disco de acreção de onde vem comece a pulsar. Este pulso de luz viaja do disco de acreção para o gás no ambiente mais amplo do buraco negro. Esse gás absorve essa luz e também pulsa, sendo que esse pulso secundário serve como eco do primeiro.

Porque sabemos o velocidade da luzquando os astrónomos veem o primeiro pulso de luz e depois o seu eco, podem usar o tempo entre os pulsos para estimar a distância entre o buraco negro e o gás na periferia do seu ambiente. O tamanho de um buraco negro e a distância entre ele e as nuvens de gás exteriores podem ser usados para determinar a sua massa, e também podem ser usados para determinar a massa de matéria escura agrupada em torno dele.

A equipa aplicou o seu método a 14 galáxias diferentes, descobrindo em cinco casos que o aumento de massa se afastava do buraco negro central de uma forma que não poderia ser explicada apenas pela matéria visível. Apesar do sucesso inicial desta investigação, está longe de provar que os buracos negros supermassivos são de facto locais de concentração de matéria escura. As descobertas da equipe apontam um caminho interessante para a investigação da substância mais misteriosa do universo e de suas regiões mais misteriosas.

“Estas galáxias mostram definitivamente uma indicação de que existe material extra que não pode ser explicado apenas pelo buraco negro supermassivo,” disse Sharma. “As perspectivas são animadoras.”

A pesquisa da equipe foi publicada na revista Revisão Física D.

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