Esta estrela pode ter sido expulsa de um aglomerado globular por um buraco negro de massa intermediária

Os buracos negros vêm em uma variedade de tamanhos. Buracos negros de massa estelar se formam a partir do colapso de estrelas massivas, tipicamente pesando entre 5 e 100 vezes a massa do nosso Sol, e estão espalhados por galáxias. No outro extremo estão os buracos negros supermassivos que se escondem no centro da maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. 

Comparação dos métodos tradicionais de dispersão de velocidade e temporização de pulsar (à esquerda) com o método de ejeção de HiVel de aglomerados globulares (à direita) na busca por IMBHs. Crédito: Universe Today 

Em forte contraste com os buracos negros de massa estelar , as massas dos buracos negros supermassivos variam de milhões a bilhões de vezes a do Sol. Eles moldam a evolução galáctica e podem alimentar quasares quando se alimentam ativamente, mas entre os dois existe outra categoria, um tanto mais elusiva, conhecida como buracos negros de massa intermediária (IMBHs), que pesam entre 100 e 100.000 massas solares .

Os cientistas têm lutado para identificar definitivamente esta última categoria, embora as evidências de sua existência estejam se acumulando a partir de observações de movimentos estelares incomuns, detecções de ondas gravitacionais e fontes de raios X extremamente luminosas. Compreender esses buracos negros de massa intermediária (IMBHs) pode revelar insights cruciais sobre como buracos negros de massa estelar se transformam em buracos negros supermassivos e preencher uma lacuna importante em nosso conhecimento.

Teorias atuais sugerem que aglomerados globulares podem abrigar IMBHs devido aos seus ambientes estelares extremamente densos. Esses IMBHs podem se formar rapidamente por meio de fusões estelares, criando estrelas massivas que colapsam, ou lentamente por meio de fusões sucessivas de buracos negros de massa estelar. Observações de M15 pelo Telescópio Espacial Hubble sugeriram que ele pode conter um IMBH de 1.700 a 3.200 massas solares, com base em medições de dispersão de velocidade.

No entanto, essa ideia continua controversa porque as medições foram feitas a uma distância em que milhares de estrelas compactas poderiam influenciar os resultados sem necessariamente indicar um buraco negro.

Estrelas com massa entre 5 e 100 vezes a do Sol (fotos aqui) se transformarão em buracos negros ao final de suas vidas. Crédito: NASA/SDO

Um estudo recente liderado pelo Professor Associado Yang Huang, da Universidade da Academia Chinesa de Ciências, identificou um método promissor para detectar IMBHs rastreando estrelas de alta velocidade ejetadas de aglomerados globulares. A equipe analisou dados orbitais de quase 1.000 estrelas de alta velocidade e mais de 100 aglomerados globulares e, como resultado, descobriu que a estrela J0731+3717 havia sido ejetada do aglomerado globular M15 há cerca de 20 milhões de anos a uma velocidade extraordinária de 550 km/s.

O trabalho foi publicado na revista National Science Review . 

Essa velocidade extrema sugere fortemente que a estrela foi acelerada pelo efeito estilingue gravitacional (mecanismo de Hills) a partir de uma interação com um IMBH no centro de M15. A equipe sugere que um sistema binário estreito deve ter passado a uma unidade astronômica de um IMBH com massa de vários milhares de massas solares.

Espera-se que o par binário tenha sido despedaçado devido a interações gravitacionais de maré, capturando um e ejetando o outro. As descobertas fornecem evidências convincentes da existência desses elusivos buracos negros de médio porte que preenchem a lacuna entre as variedades estelares de massa e supermassivas.

Phys.org