Matéria escura pode estar escondida ao redor dos maiores buracos negros do Universo

Os buracos negros supermassivos são os maiores tipos de buracos negros conhecidos, possuindo massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Eles são encontrados nos centros da maioria das galáxias massivas. Esses objetos exercem forte influência gravitacional sobre as regiões centrais das galáxias e afetam sua evolução. Quando estão ativos, podem se alimentar de grandes quantidades de matéria e liberar enormes quantidades de energia na forma de radiação, ventos e jatos relativísticos.

As observações astronômicas indicam que as galáxias estão imersas em halos de matéria escura. Esses halos contêm a maior parte da massa das galáxias e explicam a dinâmica orbital das estrelas e a formação de estruturas cósmicas. Há décadas, pesquisadores sugerem que a gravidade dos buracos negros supermassivos poderia influenciar a distribuição da matéria escura em suas proximidades. Alguns modelos preveem que partículas de matéria escura podem se concentrar ao redor desses objetos.

Para entender como buracos negros supermassivos podem interagir com matéria escura, pesquisadores usaram uma técnica conhecida como mapeamento por ecos de luz para investigar essa possibilidade. O método analisa atrasos temporais na propagação da luz vinda de regiões próximas ao buraco negro, permitindo reconstruir a distribuição da matéria ao redor do objeto. Os pesquisadores sugerem que esses ecos podem conter assinaturas indiretas da presença de matéria escura concentrada nas regiões centrais das galáxias.

Buracos negros supermassivos

Os buracos negros supermassivos são objetos com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, localizados nos centros da maioria das galáxias conhecidas. Sua gravidade domina a dinâmica das regiões centrais galácticas, influenciando a movimentação de estrelas, gás e poeira. Observações mostram que existe uma correlação entre a massa desses buracos negros e características do bojo estelar das galáxias hospedeiras.

Quando estão ativos, os buracos negros supermassivos liberam enormes quantidades de energia por meio da acreção de matéria. Parte dessa energia é transferida ao meio interestelar na forma de radiação, ventos e jatos. Esse mecanismo, chamado de feedback, pode aquecer gás das regiões centrais da galáxia, reduzindo a quantidade de material disponível para formar novas estrelas.O buraco negro atua como um regulador da evolução da galáxia, controlando a distribuição de matéria e a taxa de nascimento de estrelas.

Buracos negros engolem matéria escura

Quando pensamos em buracos negros consumindo matéria, normalmente nos referimos à matéria visível. Ela interage entre si por meio de forças eletromagnéticas, gerando atrito e colisões que permitem a perda de energia e momento angular. Como consequência, a matéria forma discos de acreção e gradualmente espirala em direção ao buraco negro. A matéria escura, por outro lado, só interage através da gravidade. Ou seja, ela não possui mecanismos para dissipar energia, migrar para órbitas cada vez menores e ser acretada.

Os modelos teóricos indicam que a matéria escura tende a permanecer distribuída em halos gravitacionais ao redor das galáxias, incluindo as regiões onde estão os buracos negros supermassivos. Como suas partículas não sofrem atrito nem colisões frequentes, elas não formam discos de acreção. Isso significa que a gravidade do buraco negro influencia sua distribuição, mas não necessariamente provoca uma captura eficiente do material.

Como encontrar matéria escura?

Para entender como buracos negros acretam matéria escura e como é a interação entre o campo gravitacional e a distribuição de matéria escura, pesquisadores usaram uma técnica conhecida como mapeamento por reverberação. Quando matéria cai em direção ao buraco negro, ela libera um pulso de energia na forma de radiação. Essa emissão se propaga para regiões mais externas até atingir nuvens de gás que absorvem e reemitem. Os astrônomos observam um sinal inicial seguido por um segundo sinal atrasado, conhecido como eco de luz. Esse atraso permite determinar a distância entre o gás e o buraco negro.

O novo estudo sugere que essa informação também pode ser usada para investigar a presença de matéria escura nas proximidades dos buracos negros supermassivos. O sinal luminoso original contém informações sobre as propriedades do gás localizado próximo ao centro galáctico. Já o eco fornece dados complementares sobre regiões mais distantes. Ao combinar as medições, os pesquisadores podem estimar a quantidade total de massa e, caso essa massa exceda a massa medida da matéria visível, a diferença pode indicar a presença de matéria escura.

Observações recentes

Para testar, os pesquisadores aplicaram o método de mapeamento por ecos de luz a uma amostra de 14 galáxias contendo buracos negros supermassivos ativos. A análise comparou a distribuição de massa inferida a partir dos sinais luminosos com a quantidade de matéria visível esperada nas regiões centrais desses sistemas. Em cinco das galáxias estudadas, os resultados mostraram que a massa parecia aumentar com a distância de forma mais rápida do que poderia ser explicado apenas pelo buraco negro.

Esse comportamento sugere a existência de uma componente adicional contribuindo para a gravidade observada. Segundo os autores, uma das possíveis interpretações é a presença de concentrações de matéria escura próximas ao centro galáctico. Caso essa hipótese seja confirmada, ela representaria uma nova evidência de que a matéria escura pode se acumular ao redor de buracos negros supermassivos. Apesar dos resultados promissores, os pesquisadores ressaltam que o estudo ainda não constitui uma detecção definitiva de matéria escura.

Referência da notícia

Sharma et al. 2026 Novel method to trace the dark matter density profile around supermassive black holes with AGN reverberation mapping Physical Review D