Pela primeira vez, astrónomos detetaram um par próximo de buracos negros supermassivos no centro da galáxia Markarian 501.

Наблюдения радиотелескопов за 23 года показали два джета частиц, указывающие на движение чёрных дыр, которые могут слиться через 100 лет

Os buracos negros supermassivos - com massas entre 100 milhões e 1 bilião de vezes a do Sol - continuam a ser dos objetos mais enigmáticos do Universo. Suspeita-se há muito que crescem através de fusões, mas, até agora, faltava uma deteção direta de um par tão próximo deste tipo de gigantes. Num estudo recente, isso foi finalmente conseguido por uma equipa internacional liderada por Silke Britzen, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR): pela primeira vez, os astrónomos obtiveram provas diretas de uma dupla deste género na galáxia Markarian 501.

Através de uma rede de radiotelescópios e da análise de dados de elevada qualidade em várias frequências, recolhidos ao longo de 23 anos, a equipa identificou dois jatos (jets) muito energéticos de partículas a deslocarem-se a velocidades próximas da luz. Um deles aponta para a Terra e, por isso, surge mais brilhante; o outro está orientado de forma diferente e foi bem mais difícil de detetar. A análise prolongada revelou que o segundo jato descreve um movimento no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio em torno do buraco negro maior, num padrão repetitivo - um sinal consistente com o movimento orbital de um par de buracos negros supermassivos.

Em junho de 2022, a emissão do sistema assumiu a forma de um anel de Einstein: a luz do segundo jato foi curvada pelo primeiro buraco negro, formando um círculo quase perfeito. Este efeito de lente gravitacional reforçou a presença de dois buracos negros, uma vez que o sistema está quase perfeitamente alinhado com o observador.

Segundo as estimativas dos investigadores, os dois buracos negros orbitam um ao outro com um período de cerca de 121 dias, a uma distância de 250–540 unidades astronómicas - relativamente pequena para objetos deste porte. Se a dinâmica atual se mantiver, poderão fundir-se dentro de aproximadamente 100 anos. Essa fusão deverá gerar ondas gravitacionais de baixa frequência, potencialmente detetáveis por radiotelescópios como os Pulsar Timing Array (PTA). A Mrk 501 pode tornar-se um alvo decisivo para ligar sinais observados do fundo de ondas gravitacionais a um sistema binário supermassivo específico.

A deteção indireta do par através dos jatos de partículas é especialmente relevante, porque mesmo o Event Horizon Telescope - que em 2019 e 2022 mostrou pela primeira vez imagens de buracos negros - não tem resolução suficiente para visualizar dois objetos separados na Mrk 501. Esta descoberta abre uma oportunidade rara para estudar a fase final da fusão de buracos negros supermassivos e para testar modelos teóricos sobre a sua formação e evolução.

«Se as ondas gravitacionais forem registadas, poderemos observar a sua frequência a aumentar gradualmente à medida que os dois gigantes espiralam um em direção ao outro, oferecendo uma oportunidade rara de ver a fusão de buracos negros supermassivos em tempo real», sublinhou o coautor do estudo, Hector Olivares.