Onde está o buraco negro supermassivo da Pequena Nuvem de Magalhães? O mistério foi resolvido

A Pequena Nuvem de Magalhães é uma das galáxias anãs satélites da Via Láctea e ela é conhecida porque é um dos objetos visíveis a olho nu no Hemisfério Sul. Ela possui regiões com uma taxa alta de formação estelar, gás e poeira. Com isso, junto com o quão próxima ela está de nós, torna ela um dos objetos principais de observação tanto para astrônomos amadores quanto para pesquisas científicas.

Como ela serve como um observatório natural, os astrônomos sempre tiveram interesse em estudar o buraco negro supermassivo dessa galáxia. No entanto, nunca houve um sinal de que pudesse existir um buraco negro no centro da galáxia. Não existiam emissões de raios X, radiação ou movimentos estelares que denunciassem sua presença. Isso levantou a questão de se galáxias anãs tinham buracos negros supermassivos ou se a Pequena Nuvem de Magalhães seria uma exceção.

Com uma nova análise do último levantamento de dados do telescópio Gaia, que mede com precisão a posição e velocidades de objetos, essa pergunta pode ter sido respondida. Os dados mostraram um conjunto de três estrelas hipervelozes que a direção e velocidades permitiram traçar suas trajetórias ao ponto de origem. Elas provavelmente vieram da Pequena Nuvem de Magalhães e podem ter indicado onde está o buraco negro dessa galáxia.

Nuvens de Magalhães

As Nuvens de Magalhães são duas galáxias anãs próximas da Via Láctea: a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães. As duas são visíveis a olho nu no Hemisfério Sul e parecem com manchas difusas no céu. Elas estão a cerca de 160 mil e 200 mil anos-luz de distância, respectivamente. Ambas são berços estelares com regiões com gás e poeira.

Um exemplo de evidência da interação gravitacional entre as Nuvens de Magalhães e a Via Láctea é Ponte de Magalhães que é um fluxo de gás e estrelas que conecta as duas Nuvens de Magalhães. E outro exemplo é o Fluxo de Magalhães que conecta as três galáxias. Por serem próximas e relativamente jovens, as Nuvens de Magalhães ajudam a entender como processos galácticos funcionam.

Mistério dos buracos negros supermassivos

É conhecido que as galáxias abrigam buracos negros supermassivos no centro delas, como a própria Via Láctea possui um buraco negro supermassivo de 4 milhões de massas solares. Por causa da proximidade das Nuvens de Magalhães, estudar os buracos negros supermassivos delas seria um passo natural para entender a dinâmica dos centros galácticos. No entanto, localização dos buracos negros da Grande e da Pequena Nuvem de Magalhães ainda é um mistério.

A primeira dificuldade é que essas galáxias anãs têm estruturas irregulares e caóticas, o que dificulta identificar um núcleo definido. Outro ponto é que, por serem menores e menos brilhantes, qualquer sinal típico é muito mais fraco e difícil de detectar. A Pequena Nuvem de Magalhães, cuja estrutura é ainda mais distorcida, torna quase impossível apontar um núcleo nela. É esperado que a elas tenham buracos negros mas até hoje não sabemos onde ele está nem se realmente existe.

Estrelas hipervelozes

Estrelas hipervelozes são estrelas que se movem a velocidades tão altas que conseguem até escapar da gravidade de suas galáxias de origem. Esses objetos extremos geralmente surgem quando uma estrela chega muito perto de um buraco negro supermassivo. O campo gravitacional do buraco negro consegue acelerar e arremessar uma estrela para longe em um processo conhecido como mecanismo de Hills.

Portanto, quando se encontra uma estrela hiperveloz, isso costuma indicar que um buraco negro supermassivo pode estar envolvido em sua aceleração. Por isso, estrelas hipervelozes funcionam como rastros indiretos da presença de um buraco negro supermassivo. Ao mapear a direção e a velocidade dessas estrelas, é possível reconstruir suas trajetórias e identificar o ponto onde foram lançadas. Se várias trajetórias convergem para a mesma região, isso sugere a existência de um buraco negro supermassivo ali.

Observações

Como elas podem identificar a localização de buracos negros de forma indireta, astrônomos usaram os dados do telescópio Gaia para identificar três estrelas hipervelozes. Ao analisar as trajetórias e velocidades dessas três estrelas, os astrônomos chegaram à conclusão que a origem mais provável é a Pequena Nuvem de Magalhães. As três estrelas são chamadas de HVS 3, HVS 7 e HVS 15. Sendo que a HVS 3 já era conhecida e tinha confirmação que veio da Pequena Nuvem de Magalhães.

Ao rastrear o caminho dessas estrelas, eles determinaram um ponto específico de onde elas provavelmente foram lançadas. Curiosamente, essa região coincide com uma posição deslocada cerca de 1,5 grau do centro visível da Pequena Nuvem de Magalhães. Assim, essas três estrelas podem finalmente ter revelado a localização mais provável do buraco negro supermassivo da Pequena Nuvem de Magalhães.

Referência da notícia

Lucchini and Han 2025 Threading the Magellanic Needle: Hypervelocity Stars Trace the Past Location of the LMC The Astrophysical Journal Letters