O debate sobre buracos negros foi resolvido? Buracos negros de massa estelar encontrados no coração do maior aglomerado de estrelas da Via Láctea

Será que um debate de décadas sobre os movimentos misteriosos das estrelas em Ômega Centauri, o maior aglomerado estelar da Via Láctea, finalmente poderá ser resolvido? 

Crédito: Universidade de Surrey

Omega Centauri é um aglomerado estelar massivo com quase dez milhões de estrelas localizado na constelação Centaurus. Por muito tempo, pesquisadores notaram que as velocidades das estrelas se movendo perto do centro de Omega Centauri eram maiores do que o esperado. Mas não estava claro se isso era causado por um buraco negro de "massa intermediária" (IMBH), pesando cem mil vezes a massa do sol, ou um aglomerado de buracos negros de "massa estelar", cada um pesando apenas algumas vezes a massa do sol.

Espera-se que um aglomerado de buracos negros se forme no centro de Omega Centauri como resultado da evolução estelar. Mas os astrônomos achavam que a maioria deles seria ejetada por interações de estilingue com outras estrelas. Como tal, um buraco IMBH começou a parecer cada vez mais com a solução preferida. Isso pareceu ainda mais provável quando novas evidências surgiram recentemente de estrelas em movimento rápido perto do centro de Omega Centauri que podem exigir interações com um IMBH para atingir velocidades tão altas.

Buracos negros de massa intermediária (IMBHs) são empolgantes para os astrônomos porque podem ser o "elo perdido" entre buracos negros de massa estelar e buracos negros supermassivos. Buracos negros de massa estelar se formam a partir da morte de estrelas massivas e já foram encontrados por meio de uma variedade de técnicas diferentes. Buracos negros supermassivos são encontrados nos centros de grandes galáxias e podem pesar milhões a bilhões de vezes a massa do sol.

Atualmente, não sabemos como buracos negros supermassivos se formam ou se eles começam suas vidas como buracos negros de massa estelar. Encontrar um IMBH poderia resolver esse quebra-cabeça cósmico.

A nova pesquisa envolvendo a Universidade de Surrey olhou novamente para as velocidades anômalas de estrelas no centro de Omega Centauri, mas, desta vez, usou um novo pedaço de dados. Os pesquisadores combinaram os dados de velocidade anômala com novos dados para as acelerações de pulsares pela primeira vez.

Pulsares, como buracos negros, são formados a partir de estrelas moribundas. Pesando até duas vezes a massa do sol, eles têm apenas 20 km de diâmetro e podem girar até 700 vezes por segundo. Conforme giram, eles emitem ondas de rádio ao longo de seu eixo de rotação , processando como um pião. O feixe de rádio passa pela Terra como um farol, permitindo que os detectemos.

Pulsares são relógios naturais, quase tão precisos quanto os relógios atômicos da Terra. Medindo cuidadosamente a mudança na taxa de seu giro, os astrônomos podem calcular como os pulsares estão acelerando, sondando diretamente a força do campo gravitacional no centro de Omega Centauri.

Combinando essas novas medições de aceleração com as velocidades estelares, pesquisadores de Surrey, do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Espanha) e do Annecy-le-Vieux Laboratoire de Physique Théorique LAPTh em Annecy (França) foram capazes de dizer a diferença entre um IMBH e um aglomerado de buracos negros, favorecendo o último. O trabalho foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics .

O professor Justin Read, coautor do estudo da Universidade de Surrey, disse: "A busca por buracos negros de massa intermediária elusivos continua. Ainda pode haver um no centro de Omega Centauri, mas nosso trabalho sugere que ele deve ter menos de cerca de seis mil vezes a massa do sol e viver ao lado de um aglomerado de buracos negros de massa estelar. Há, no entanto, todas as chances de encontrarmos um em breve. Mais e mais acelerações de pulsar estão chegando, permitindo-nos espiar os centros de densos aglomerados de estrelas e caçar buracos negros com mais precisão do que nunca."

Andrés Bañares Hernández, autor principal do estudo do IAC, disse: "Há muito tempo sabemos sobre buracos negros supermassivos em centros de galáxias e buracos negros menores de massa estelar dentro de nossa própria galáxia. No entanto, a ideia de buracos negros de massa intermediária, que poderiam preencher a lacuna entre esses extremos, permanece sem comprovação.

"Ao estudar Omega Centauri — um remanescente de uma galáxia anã — conseguimos refinar nossos métodos e dar um passo à frente na compreensão se tais buracos negros existem e qual papel eles podem desempenhar na evolução de aglomerados estelares e galáxias. Este trabalho ajuda a resolver um debate de duas décadas e abre novas portas para futuras explorações.

"A formação de pulsares também é um campo ativo de estudo porque um grande número deles foi detectado recentemente. Omega Centauri é um ambiente ideal para estudar modelos de sua formação, o que conseguimos fazer pela primeira vez em nossa análise."

Fonte: phys.org