Ao redor do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea - cerca de 10.000 pequenos buracos negros

Imagem do centro da galáxia, obtida pelo Observatório Chandra, com indicação de fontes de raios X térmicas e não térmicas na faixa de potência de 2 keV a 8 keV

De acordo com a previsão fundamental da dinâmica estelar galáctica, os buracos negros devem mudar para o centro da galáxia e se acumular lá. Mas, até o momento, os astrofísicos não tiveram evidências reais de que esse processo esteja realmente acontecendo em nossa Via Láctea. A falta de evidências desse tipo é um pouco confusa, dada a escala do fenômeno.

Cientistas da Universidade de Columbia (EUA), com colegas do Instituto de Ciências Espaciais (Instituto de Ciências Espaciais, Colorado) e do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (Massachusetts) decidiram preencher essa lacuna - e realizaram um estudo em larga escala para encontrar buracos negros perto do centro de nossa galáxia, de acordo com dados de raios-X do espaço Observatório Chandra . Nos últimos 12 anos, Chandra acumulou 1,4 × 10 ⁶ de observações do centro da galáxia usando o espectrômetro de imagem avançada CCD I (ACIS-I).

Dadas as fontes de raios-X no centro da Via Láctea, como a fonte Strelec A (Sagitário A, buraco negro supermassivo) e o IRS 13, além da emissão de gás quente, os cientistas limitaram suas análises a uma área a menos de 5 ″ de Sagitário. E isso corresponde a uma distância de projeção de cerca de 0,2 parsec. Na ilustração acima, as bordas interna e externa da região de observação são indicadas por círculos amarelos. A borda interna corresponde à distância de projeção de 0,2 pc do centro (8 mil pc) e a externa - 1 pc. A elipse violeta (7,8 × 3,9 pc) indica os limites da radiação de raios X gravada pelo telescópio NuSTAR devido à emissão térmica de polares intermediários. As fontes de radiação térmica e não térmica no mapa são indicadas por círculos vermelhos e azuis. Como você pode ver, fontes de rádio não térmicas estão concentradas principalmente entre dois círculos amarelos. No total, na região entre 0,2 e 3,8 pc, foram detectadas 415 fontes de rádio na faixa de potência de 2 keV a 8 keV. Após a filtragem, restaram 92 fontes, das quais 26 estavam a uma distância de projeção a menos de 1 parsec do centro.

Sabe-se que a natureza "não térmica" da radiação é característica dos sistemas binários com buracos negros, estrelas de nêutrons e pulsares.

Buracos negros únicos são quase impossíveis de detectar. Mas se um buraco negro tem um companheiro na forma de uma estrela de nêutrons, esse sistema se liberta por radiação característica. Depois de analisar todos os dados coletados, os pesquisadores contaram doze desses sistemas binários com um buraco negro na região indicada com um raio de cerca de três anos-luz do centro da Via Láctea.



Em geral, sistemas binários com um buraco negro são uma ocorrência bastante rara. A presença de um número tão grande de tais sistemas em uma área tão pequena significa que a concentração de buracos negros no centro da Via Láctea é muitas ordens de magnitude maior do que em outras regiões, o que é totalmente consistente com a previsão da dinâmica estelar galáctica. Para comparação, apenas cinco buracos negros foram descobertos em toda a nossa galáxia, com um diâmetro de cerca de 100.000 anos-luz. E aqui, em um pequeno trecho de três anos-luz, existem 12 sistemas binários com buracos negros ao mesmo tempo.



De acordo com a teoria atual dos buracos negros, dada a probabilidade de formação de sistemas binários em comparação com os buracos negros comuns, os cientistas estimaram o número total de buracos negros na região de pesquisa. A presença de 12 sistemas binários com BH significa que no total existem cerca de 10.000 buracos negros.

Os autores do estudo sugerem que a disponibilidade de informações sobre o número e a concentração de buracos negros permitirá compilar melhores modelos prognósticos para a fusão de BHs com a formação de ondas gravitacionais que atingem a Terra. Os cientistas começaram recentemente a registrar a distribuição dessas dobras do espaço-tempo, prevista por Einstein cerca de um século atrás.

O artigo científico foi publicado em 5 de abril de 2018 na revista Nature (doi: 10.1038 / nature25029, pdf ).