Hubble descobre bando de pequenos buracos negros
A massa que um buraco negro possui pode variar extraordinariamente, indo de menos de duas vezes a massa do nosso Sol até mais de um bilhão de vezes. No meio do caminho estão os buracos negros de massa intermediária, cuja existência real ainda é objeto de controvérsia e que gera muita pesquisa. Crédito: NASA, ESA, T. Brown, S. Casertano, e J. Anderson (STScI)
Ao investigar o núcleo do aglomerado globular NGC 6397, que fica a 7,8 mil anos-luz de distância da Terra, uma equipe de astrônomos esperava detectar um buraco negro de bom tamanho, como costuma acontecer nestes casos. O que eles encontraram, porém, foi uma inesperada população de pequenos buracos negros. A descoberta foi feita usando-se o Telescópio Espacial Hubble.
Os aglomerados globulares são sistemas estelares extremamente densos, nos quais as estrelas estão muito próximas umas das outras. Esses sistemas também costumam ser muito antigos. O NGC 6397 é quase tão velho quanto o Universo, embora seja também um dos aglomerados globulares mais próximos do nosso planeta.
Será que um buraco negro colossal influenciou a evolução da vida na Terra?
Buraco negro supermassivo desafia teorias sobre evolução do Universo
Os astrônomos estavam interessados em identificar um buraco negro de proporções medianas. Os chamados buracos negros de massa intermediária são uma espécie de “elo perdido” entre buracos negros supermassivos (cuja massa equivale a de milhões de vezes a massa do nosso Sol), que se encontram nos núcleos das galáxias, e os buracos negros de massa estelar (algumas vezes a massa do nosso Sol) que se formam após o colapso de uma única estrela de grande massa. A existência dos buracos negros de massa intermediária é tema de debate entre os estudiosos e apenas alguns candidatos foram identificados até o momento.
Eduardo Vitral, pesquisador do Instituto de Astrofísica de Paris (IAP), diz que as observações revelaram a existência de uma massa invisível no núcleo denso do aglomerado globular. “Mas ficamos surpresos ao descobrir que essa massa extra não é algo ‘pontual’, o que seria esperado para um buraco negro maciço solitário. Ela se estendia por parte do do aglomerado”, disse Vitral.
Vitral e Gary Mamon, outro pesquisador do IAP, usaram as velocidades das estrelas do aglomerado para determinar a distribuição de sua massa total. Essa massa total é composta pela a massa das estrelas que são visíveis, a massa das estrelas de menor brilho e também a massa dos eventuais buracos negros. Quanto mais massa existe em determinado local, maior será a velocidade com que as estrelas se deslocam ao seu redor.
Os pesquisadores usaram estimativas anteriores dos deslocamentos dos movimentos próprios das estrelas (seus movimentos aparentes no céu), o que permite determinar quais são suas verdadeiras velocidades dentro do aglomerado. Graças a anos de observações feitas pelos Telescópio Espacial Hubble, foi possível obter medições precisas das velocidades das estrelas situadas no núcleo do aglomerado. Além das observações do Hubble, os astrônomos analisaram também dados muito refinados sobre o movimento próprio das estrelas capturados pelo observatório espacial Gaia, da da Agência Espacial Europeia, que no entanto são menos precisos do que as observações do Hubble para as estrelas perto do núcleo.
A análise mostrou que as órbitas das estrelas em todo o aglomerado globular não são circulares ou alongadas, e apresentam um caráter aparentemente mais aleatório. Os pesquisadores concluíram que essa massa invisível, cuja presença pode ser inferida a partir dos efeitos sobre as órbitas das estrelas, deve ser composta de corpos celestes que são remanescentes de grandes estrelas, tais como estrelas anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Após interagirem com estrelas próximas de menor massa, a troca de momentum entre elas faz com que as estrelas de menor porte sejam impulsionadas em direção à periferia do aglomerado, e as de maior massa vão para o centro.
“Usamos a teoria da evolução estelar para concluir que a maior parte da massa extra que encontramos estava na forma de buracos negros”, disse Mamon. Dois outros estudos recentes também propuseram que remanescentes estelares em particular buracos negros de massa estelar, poderiam povoar as regiões internas dos aglomerados globulares. “O nosso é o primeiro estudo a fornecer a massa e a extensão do que parece ser uma coleção de buracos negros no centro de um aglomerado globular colapsado”, diz Vitral.
Os astrônomos também observam que esta descoberta levanta a possibilidade de que as fusões desses buracos negros compactados em aglomerados globulares podem ser uma fonte importante de ondas gravitacionais, que poderiam ser detectadas pelos observatórios de ondas gravitacionais em atividade.
Publicado em 12/02/2021