Um buraco negro foi encontrado fora de nossa galáxia pela primeira vez com um método engenhoso

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Impressão artística de NGC 1850 BH1 e da estrela que o orbita. Créditos: OES / M. Kornmesser.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Os buracos negros são mestres da dissimulação.

Se eles não estão devorando material ativamente, o que a maioria dos buracos negros de massa estelar não são capazes de fazer, eles não emitem radiação que possamos detectar. Portanto, temos que recorrer a outros meios de detectá-los – como procurar estrelas que parecem estar em uma órbita binária com… nada.

Agora, pela primeira vez, astrônomos conseguiram localizar um buraco negro fora da galáxia da Via Láctea usando este método.

A partir dos movimentos de uma estrela em órbita, eles identificaram um buraco negro relativamente pequeno na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã orbitando a Via Láctea a uma distância de cerca de 160.000 anos-luz.

O buraco negro, denominado NGC 1850 BH1, foi encontrado – você adivinhou – em NGC 1850, um aglomerado de milhares de estrelas. A detecção sugere que este método pode de fato ser a chave para encontrar buracos negros em aglomerados densamente povoados de estrelas, na Via Láctea e adiante.

“Semelhante a Sherlock Holmes rastreando um grupo criminoso pelos erros que cometem, estamos olhando para cada estrela neste aglomerado com uma lupa em uma mão tentando encontrar alguma evidência da presença de buracos negros, mas sem vê-los diretamente”, disse a astrofísica Sara Saracino, da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido. “O resultado mostrado aqui representa apenas um dos criminosos procurados, mas quando você encontrar um, estará no caminho certo para descobrir muitos outros, em aglomerados diferentes”.

A maioria dos buracos negros que detectamos fora da Via Láctea se revelou pela radiação expelida quando estão ativos. O buraco negro em si não emite radiação, mas o material que cerca ele sim – muita radiação, na verdade.

Desde 2015, também, detectamos um número crescente de buracos negros por ondas gravitacionais, as ondulações diminutas que eles geram no espaço-tempo quando dois dos objetos colidem. No entanto, com todos esses avanços, isso ainda é uma mera gota no oceano cósmico.

Astrônomos estimam que pode haver 100 milhões de buracos negros de massa estelar somente na Via Láctea. Não detectamos nem perto desse número, o que significa que existem algumas lacunas bastante significativas em nossa compreensão desses objetos enigmáticos.

No entanto, a maneira como os objetos ao redor dos buracos negros se comportam pode ser um sinal revelador de sua presença, embora eles possam ser fisicamente pequenos e escuros (um buraco negro com 11 vezes a massa do Sol teria um horizonte de eventos de apenas 65 quilômetros de diâmetro).

Por exemplo, quando um buraco negro captura uma estrela em uma órbita binária, essa estrela começa a se mover de maneira característica. Embora possa parecer estar parada à distância em que o observamos, sua luz mudará – o comprimento de onda aumentando à medida que a estrela se afasta de nós e encurtando à medida que se move em nossa direção.

“A grande maioria [dos buracos negros] só pode ser desvendada dinamicamente”, disse o astrônomo Stefan Dreizler,, da Universidade de Gotinga, na Alemanha. “Quando eles formam um sistema com uma estrela, eles afetam seu movimento de uma forma sutil, mas detectável, para que possamos encontrá-los com instrumentos sofisticados”.

Saracino e sua equipe coletaram dois anos de dados usando o Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) do Very Large Telescope, em seguida, analisaram esses dados procurando por mudanças de comprimento de onda que indicam uma estrela binária, descartando qualquer sistema com uma companheira visível.

O resultado de todo esse trabalho árduo foi a descoberta do NGC 1850 BH1. Sua estrela companheira tem cerca de 5 vezes a massa do Sol e está bem no final de sua vida útil de sequência principal. Está muito perto do buraco negro, com um período orbital de apenas 5 dias – tão perto que, quando a estrela inchar ao começar a morrer, o material provavelmente começará a sifonar para o buraco negro.

Mas há outra razão pela qual a descoberta é tão fascinante. O aglomerado de estrelas NGC 1850 é muito jovem, cosmicamente falando – apenas 100 milhões de anos. NGC 1850 BH1 representa o potencial para encontrar ainda mais buracos negros mais jovens, o que por sua vez pode nos ajudar a entender como esses objetos se formam e evoluem.

Encontrar buracos negros em jovens aglomerados de estrelas pode nos ajudar a compreender os estágios evolutivos entre uma estrela massiva e uma estrela de nêutrons ou buraco negro, e estatísticas populacionais para buracos negros em aglomerados de estrelas. Uma vez que os aglomerados de estrelas são onde os astrônomos pensam que buracos negros e colisões de estrelas de nêutrons são mais prováveis ​​de ocorrer, isso também tem implicações para o campo da astronomia de ondas gravitacionais em si.

“Cada detecção que fizermos será importante para a nossa compreensão futura dos aglomerados estelares e dos buracos negros neles”, observou o astrônomo Mark Gieles, da Universidade de Barcelona, ​​na Espanha.

A pesquisa foi publicada nos Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.