Traduzido por Julio Batista
Original de Matt Williams para o Universe Today
Os buracos negros estão entre os objetos mais impressionantes e misteriosos do Universo conhecido. Esses gigantes gravitacionais se formam quando estrelas massivas sofrem colapso gravitacional no final de sua vida útil e perdem suas camadas externas em uma explosão maciça (uma supernova).
Enquanto isso, o remanescente estelar se torna tão denso que a curvatura do espaço-tempo se torna infinita em sua vizinhança e sua gravidade tão intensa que nada (nem mesmo a luz) pode escapar de sua superfície. Isso os torna impossíveis de observar usando telescópios ópticos convencionais que estudam objetos na luz visível.
Como resultado, os astrônomos normalmente procuram buracos negros em comprimentos de onda não visíveis ou observando seu efeito em objetos em sua vizinhança.
Depois de consultar o Gaia Data Release 3 (DR3), uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade do Alabama Huntsville (UAH), nos EUA, observou recentemente um buraco negro em nosso quintal cósmico. Como eles descrevem em seu estudo, esse buraco negro monstruoso tem aproximadamente doze vezes a massa do nosso Sol e está localizado a cerca de 1.550 anos-luz da Terra.
Devido à sua massa e proximidade relativa, este buraco negro apresenta oportunidades para os astrofísicos.
O estudo foi liderado pelo Dr. Sukanya Chakrabarti, membro ilustre de cátedra Pei-Ling Chan no Departamento de Física da UAH. Ela foi acompanhada por astrônomos dos Observatórios da Instituto Carnegie para Ciência, Instituto Rochester de Tecnologia, Centro Carl Sagan de Instituto SETI, UC Santa Cruz, UC Berkeley, Universidade de Notre Dame, Wisconsin-Milwaukee, Havaí e Yale (EUA).
O paper que descreve suas descobertas apareceu recentemente online e está sendo revisado pelo Astrophysical Journal.
Os buracos negros são de particular interesse para os astrônomos porque oferecem oportunidades para estudar as leis da física sob as condições mais extremas. Em alguns casos, como os buracos negros supermassivos (SMBH, na sigla em inglês) que residem no centro da maioria das galáxias massivas, eles também desempenham um papel vital na formação e evolução das galáxias.
No entanto, ainda existem questões não resolvidas sobre o papel que os buracos negros não interativos desempenham na evolução galáctica. Esses sistemas binários consistem em um buraco negro e uma estrela, onde o buraco negro não extrai material da companheira estelar. Disse o Dr. Chakrabari em um comunicado de imprensa da UAH:
“Ainda não está claro como esses buracos negros não interativos afetam a dinâmica galáctica na Via Láctea. Se eles são numerosos, eles podem afetar a formação de nossa galáxia e sua dinâmica interna. Procuramos objetos que foram relatados como tendo grandes massas companheiras mas cujo brilho pode ser atribuído a uma única estrela visível. Assim, você tem uma boa razão para pensar que o companheiro é um buraco nego.”
Para encontrar o buraco negro, a Dra. Chakrabarti e sua equipe analisaram dados do Gaia DR3, que incluíam informações sobre quase 200.000 estrelas binárias observadas pelo Observatório Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA). A equipe acompanhou as fontes de interesse consultando medições espectrográficas de outros telescópios, como o Localizador de Planetas Automatizado do Observatório Lick, o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT) e o Observatório WM Keck no Havaí.
Essas medições mostraram uma estrela da sequência principal sujeita a uma poderosa força gravitacional. Como o Dr. Chakrabari explicou:
“A atração do buraco negro na estrela visível semelhante ao Sol pode ser determinada a partir dessas medidas espectroscópicas, que nos dão uma velocidade de linha de visão devido a um deslocamento Doppler. Analisando as velocidades de linha de visão da estrela visível – e esta estrela visível é semelhante ao nosso próprio Sol – podemos inferir quão massivo é o buraco negro companheiro, bem como o período de rotação e quão excêntrica é a órbita. Estas medições espectroscópicas confirmaram independentemente a interpretação dos dados de Gaia que também indicou que este sistema binário é composto por uma estrela visível que orbita um objeto muito massivo.”
Os buracos negros interativos são normalmente mais fáceis de observar na luz visível porque estão em órbitas mais próximas e puxam material de seus companheiros estelares. Este material forma um disco de acreção em forma de toro ao redor do buraco negro que é acelerado a velocidades relativísticas (próximas à velocidade da luz), tornando-se altamente energético e emitindo radiação de raios-X.
Como os buracos negros não interativos têm órbitas mais largas e não formam esses discos, sua presença deve ser inferida a partir da análise dos movimentos da estrela visível. O Dr. Chakrabarti disse:
“A maioria dos buracos negros em sistemas binários estão em sistemas binários de raios X – em outras palavras, eles são brilhantes em raios X devido a alguma interação com o buraco negro, muitas vezes devido ao buraco negro devorando a outra estrela. Enquanto o material da outra estrela cai neste profundo campo gravitacional, podemos ver raios X. Neste caso, estamos olhando para um buraco negro monstruoso, mas está em uma órbita de longo período de 185 dias, ou cerca de meio ano. Está muito longe da estrela visível e não está avançando em direção a ela.”
As técnicas empregadas pelo Dr. Chakrabarti e seus colegas podem levar à descoberta de muitos outros sistemas não interativos.
De acordo com as estimativas atuais, pode haver um milhão de estrelas visíveis em nossa galáxia que tenham buracos negros massivos companheiros. Embora isso represente uma pequena fração de sua população estelar (~100 bilhões de estrelas), as medições precisas do Observatório de Gaia estreitaram essa busca. Até o momento, Gaia obteve dados sobre as posições e movimentos próprios de mais de 1 bilhão de objetos astronômicos – incluindo estrelas e galáxias.
Estudos adicionais dessa população permitirão que os astrônomos aprendam mais sobre essa população de sistemas binários e a rota de formação de buracos negros. Como o Dr. Chakrabarti resumiu:
“Atualmente, existem várias rotas diferentes [de formação] que foram propostas por teóricos, mas buracos negros que não interagem em torno de estrelas luminosas são um tipo muito novo de população. Portanto, provavelmente levará algum tempo para entendermos sua demografia, e como eles se formam e como essas rotas são diferentes – ou se são semelhantes – da população mais conhecida de buracos negros em interação e fusão.”
