Buraco negro encontrado escondido em aglomerado estelar fora da nossa galáxia

Esta concepção artística mostra um buraco negro compacto com 11 massas solares e a estrela de 5 massas solares que o orbita. Crédito:ESO/M. Kornmesser

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrônomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança. Trata-se da primeira vez que este método de detecção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na nossa Via Láctea e em galáxias próximas e nos dar pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem.

O buraco negro recém descoberto localiza-se no NGC 1850, um aglomerado com milhares de estrelas situado a cerca de 160 mil anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea. 

“Tal como Sherlock Holmes em busca de criminosos, também nós estamos observando cada estrela deste aglomerado com uma ‘lupa na mão’ tentando descobrir evidências que apontem para a presença de buracos negros, mas sem vê-los diretamente”, disse Sara Saracino do Astrophysics Research Institute of Liverpool John Moores University no Reino Unido, líder desta pesquisa, que foi aceita para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Este resultado representa apenas um dos ‘criminosos’ procurados, mas uma vez que descobrimos um, estamos a caminho de descobrir muitos mais, em aglomerados estelares diferentes.” 

O primeiro “criminoso” descoberto pela equipe tem cerca de 11 vezes a massa do nosso Sol. A pista concreta que colocou os astrônomos na trilha deste buraco negro foi a sua influência gravitacional numa estrela com cinco massas solares que o orbita. 

Os astrônomos tinham já descoberto pequenos buracos negros de várias massas estelares em outras galáxias ao observar os raios-X emitidos por estes objetos à medida que engolem matéria ou as ondas gravitacionais que são geradas quando os buracos negros colidem uns com os outros ou com estrelas de nêutrons. 

No entanto, a maioria dos buracos negros com massas estelares não mostram a sua presença através de raios-X ou ondas gravitacionais. “A maioria destes objetos só pode ser descoberta dinamicamente”, explica Stefan Dreizler, um membro da equipe da Universidade Georg-August em Göttingen, Alemanha. “Quando formam um sistema com uma estrela, os buracos negros afetam o movimento estelar de modo sutil, mas detectável e por isso podemos observá-los com instrumento sofisticados.” 

Este método dinâmico utilizado por Sara Saracino e a sua equipe poderá ajudar os astrônomos a descobrir muito mais buracos negros, ajudando assim a desvendar os seus mistérios. “Cada detecção que fizermos será importante para compreendermos melhor os aglomerados estelares e os buracos negros que aí se encontram”, disse o co-autor do estudo Mark Gieles da Universidade de Barcelona, Espanha.

Esta detecção em NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi descoberto num aglomerado estelar jovem (este aglomerado tem apenas cerca de 100 milhões de anos de idade, um piscar de olhos em escalas astronômicas). Utilizando este método dinâmico em aglomerados estelares semelhantes poderemos descobrir buracos negros ainda mais jovens e aprendermos mais sobre como é que estes objetos evoluem.

Ao compará-los com buracos negros maiores e mais velhos, situados em aglomerados estelares mais velhos, os astrônomos poderão compreender como é que estes objetos crescem, “alimentando-se” de estrelas ou se fundindo com outros buracos negros. Além disso, mapear a demografia de buracos negros em aglomerados estelares melhorará a nossa compreensão da origem de fontes de ondas gravitacionais. 

Para realizar a busca, a equipe utilizou dados obtidos durante dois anos com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. “O MUSE nos permitiu observar áreas muito populosas, tais como as regiões mais internas dos agomerados estelares, e analisar cada estrela individual na vizinhança. O resultado final é a obtenção de informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com outro instrumento qualquer”, diz o co-autor Sebastian Kamann, especialista de longa data do MUSE, que trabalha em Liverpool no Astrophysics Research Institute.

Isso permitiu que a equipe localizasse a estranha estrela cujo movimento peculiar sinalizava a presença de um buraco negro. Com dados da Experiência de Lentes Gravitacionais Ópticas, da Universidade de Varsóvia, e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipe conseguiu ainda medir a massa do buraco negro e confirmar os resultados. 

O Extremely Large Telescope do ESO, que deverá começar a operar no Chile no final desta década, permitirá aos astrônomos descobrir ainda mais buracos negros escondidos. “O ELT irá revolucionar definitivamente esta área de estudo, já que conseguiremos observar estrelas consideravelmente mais tênues no mesmo campo de visão, assim como procurar buracos negros em aglomerados globulares muito mais distantes“, diz Saracino.

Fonte: ESO