Astrónomos descodificam o passado secreto de uma estrela

 Astrônomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí ( IfA ) descobriram o passado turbulento de uma gigante vermelha distante ao ouvirem sua "canção" celestial. Variações sutis no brilho da estrela sugerem que ela possivelmente colidiu e se fundiu com outra estrela, um evento explosivo que a deixou girando rapidamente. Agora, ela orbita um buraco negro tranquilo no sistema Gaia BH2 .

Imagem gerada por IA de uma estrela gigante vermelha orbitando um buraco negro inativo no sistema Gaia BH2 . 

Usando dados do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito ( TESS ) da NASA , astrônomos do IfA detectaram tênues "terremotos estelares" ondulando pela estrela companheira de Gaia BH2 , um sistema de buraco negro identificado pela primeira vez pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia em 2023.

Assim como as ondas sísmicas revelam as camadas internas da Terra, essas vibrações estelares proporcionaram aos cientistas um vislumbre raro do interior da estrela, permitindo-lhes medir suas propriedades com notável precisão. As descobertas da equipe foram publicadas recentemente no Astronomical Journal.

“Assim como os sismólogos usam terremotos para estudar o interior da Terra, podemos usar oscilações estelares para entender o que está acontecendo dentro de estrelas distantes”, disse o cientista pesquisador do IfA, Daniel Hey, autor principal do estudo. “Essas vibrações nos revelaram algo inesperado sobre a história dessa estrela.”

Estrela que desafia a idade

A maior surpresa veio da composição da estrela. Ela é considerada "rica em alfa", o que significa que é repleta de elementos mais pesados, geralmente encontrados em estrelas muito mais antigas, sugerindo que deveria ser ancestral. No entanto, quando os cientistas estudaram suas vibrações, descobriram que ela tem, na verdade, apenas cerca de 5 bilhões de anos, muito jovem para ter se formado com essas características químicas.

“Estrelas jovens e ricas em partículas alfa são bastante raras e intrigantes”, explicou Hey. “A combinação de juventude e química antiga sugere que essa estrela não evoluiu isoladamente. Ela provavelmente adquiriu massa extra de uma companheira, seja por meio de uma fusão ou pela absorção de material quando o buraco negro se formou.”

Mais rápido do que o esperado

O mistério se aprofunda com observações de longo prazo feitas por telescópios terrestres, que mostram que a estrela gira uma vez a cada 398 dias, muito mais rápido do que o esperado para uma gigante vermelha isolada de sua idade.

“Se essa rotação for real, não pode ser explicada apenas pela rotação de nascimento da estrela”, disse o coautor Joel Ong, bolsista do Hubble da NASA no IfA . “A estrela deve ter sido acelerada por interações de maré com sua companheira, o que reforça ainda mais a ideia de que esse sistema tem uma história complexa.” 

A equipe também examinou Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais incomum. Embora os modelos previssem que essa estrela deveria apresentar oscilações claras, nenhuma foi detectada, sugerindo que as teorias atuais sobre estrelas extremamente pobres em metais podem precisar de atualização.

Tanto Gaia BH2 quanto BH3 são sistemas de buracos negros dormentes, o que significa que não estão se alimentando de suas estrelas companheiras e, portanto, não emitem raios X. Sua descoberta por meio de medições precisas do movimento estelar está reformulando a maneira como os astrônomos entendem os buracos negros em nossa galáxia.

Olhando mais atentamente para o futuro.

As futuras observações do TESS em Gaia BH2 permitirão aos cientistas analisar mais detalhadamente suas vibrações estelares e poderão confirmar se ele se formou por meio de uma fusão passada, ajudando a desvendar como esses pares de buracos negros silenciosos surgiram.

Universidade do Hawaii