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HUBBLE ENCONTRA AS MELHORES EVIDÊNCIAS DE UM ELUSIVO BURACO NEGRO DE MASSA INTERMÉDIA
3 de abril de 2020

 


Esta impressão de artista ilustra uma estrela sendo dilacerada por um buraco negro de massa intermédia, rodeado por um disco de acreção. Este fino disco giratório de material consiste dos remanescentes de uma estrela que foi despedaçada pela forças de maré do buraco negro.
Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser

 

Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA forneceram as evidências mais fortes até agora para buracos negros de tamanho intermédio no Universo. O Hubble confirma que este buraco negro de massa intermédia mora dentro de um denso enxame de estrelas.

Os buracos negros de massa intermédia (BNMIs) são um "elo perdido" há muito procurado na evolução dos buracos negros. Até à data já foram encontrados alguns candidatos a BNMI. São mais pequenos do que os buracos negros supermassivos que se encontram nos núcleos de galáxias grandes, mas maiores do que os buracos negros de massa estelar formados pelo colapso de estrelas massivas. Este novo buraco negro tem mais de 50.000 vezes a massa do Sol.

Os BNMIs são difíceis de encontrar. "Os buracos negros de massa intermédia são objetos muito esquivos e, portanto, é fundamental considerar e descartar cuidadosamente explicações alternativas para cada candidato. Foi isso que o Hubble nos permitiu fazer ao nosso candidato," disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, autor principal do estudo.

Lin e a sua equipa usaram o Hubble para seguir pistas do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA, que transporta três telescópios de raios-X e um monitor ótico para fazer exposições longas e ininterruptas, fornecendo observações altamente sensíveis.

"A adição de mais observações de raios-X permitiu-nos compreender a produção total de energia," disse Natalie Webb, membro da equipa, da Universidade de Toulouse na França. "Isto ajuda-nos a entender o tipo estelar que foi interrompido pelo buraco negro."

Em 2006, estes satélites de alta energia detetaram uma poderosa explosão de raios-X, mas não ficou claro se tinha origem de dentro ou de fora da nossa Galáxia. Os investigadores atribuíram-na a uma estrela sendo despedaçada depois de chegar muito perto de um objeto compacto e gravitacionalmente poderoso, como um buraco negro.

Surpreendentemente, a fonte de raios-X, de nome 3XMM J215022.4−055108, não estava localizada no centro de uma galáxia, onde os buracos negros massivos geralmente residem. Isto levantou esperanças de que o culpado era um BNMI, mas primeiro outra possível fonte do surto de raios-X tinha que ser descartada: uma estrela de neutrões na nossa própria Via Láctea, arrefecendo depois de ser aquecida a uma temperatura muito alta. As estrelas de neutrões são os remanescentes extremamente densos de uma estrela que explodiu.

O Hubble foi apontado para a fonte de raios-X a fim de resolver a sua localização precisa. Imagens profundas e de alta resolução confirmaram que os raios-X emanavam não de uma fonte isolada na nossa Galáxia, mas sim de um enxame estelar distante e denso nos arredores de outra galáxia - exatamente o tipo de lugar onde os astrónomos esperavam encontrar evidências de BNMIs. Pesquisas anteriores do Hubble mostraram que quanto mais massiva a galáxia, mais massivo é o seu buraco negro. Portanto, este novo resultado sugere que o enxame de estrelas que abriga 3XMM J215022.4−055108 pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã de massa mais baixa que foi gravitacionalmente destruída pelas suas interações íntimas com a sua galáxia hospedeira maior.

Os BNMIs têm sido particularmente difíceis de encontrar porque são mais pequenos e menos ativos do que os buracos negros supermassivos; não têm fontes de combustível prontamente disponíveis, nem uma atração gravitacional forte o suficiente para atrair constantemente estrelas e outro material cósmico e produzir brilho em raios-X. Os astrónomos, portanto, precisam de avistar um BNMI em flagrante, no ato relativamente raro de devorar uma estrela. Lin e colegas vasculharam o arquivo de dados do XMM-Newton, procurando entre centenas de milhares de fontes, a fim de encontrar evidências fortes deste candidato a BNMI. Uma vez encontrado, o brilho dos raios-X da estrela devorada permitiu aos astrónomos estimar a massa do buraco negro.

A confirmação de um BNMI abre a porta à possibilidade de que muito mais se escondam no escuro, à espera de serem denunciados por uma estrela que passe demasiado perto. Lin planeia continuar este meticuloso trabalho de detetive, usando os métodos que a sua equipa provou serem bem-sucedidos.

"O estudo da origem e da evolução dos buracos negros de massa intermédia dará finalmente uma resposta sobre como os buracos negros supermassivos que encontramos nos centros das galáxias massivas surgiram," acrescentou Webb.

Os buracos negros são dos ambientes mais extremos que os humanos conhecem e, portanto, são um campo de teste para as leis da física e para a nossa compreensão de como o Universo funciona. Será que os buracos negros supermassivos crescem a partir de BNMIs? Como é que os BNMIs, propriamente ditos, se formam? Os enxames de estrelas são a sua casa favorita? Com uma conclusão confiante de um mistério, Lin e outros astrónomos apercebem-se que têm muitas outras questões interessantes a perseguir.

 

 


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O Hubble descobre buracos negros em sítios inesperados.
Crédito: NASA/ESA e G. Bacon (STScI)


Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble identificou a localização de um buraco negro de massa intermédia (BNMI), com uma massa equivalente a 50.000 sóis (tornando-o muito mais pequeno do que os buracos negros supermassivos, encontrados nos centros das galáxias). O buraco negro, chamado 3XMM J215022.4−055108, encontra-se no círculo branco. Este tipo de buraco negro elusivo foi identificado pela primeira vez via um surto de raios-X emitidos por gás quente de uma estrela enquanto era capturada e destruída pelo buraco negro. Foi necessário o Hubble para determinar a localização do buraco negro no visível. As imagens profundas e de alta resolução do Hubble mostram que o buraco negro reside num denso enxame de estrelas, bem para lá da nossa Via Láctea. Na imagem aparecem outras galáxias de fundo, muito mais longínquas, incluindo uma espiral vista de face logo acima da galáxia no plano da frente. Esta foto foi obtida com o instrumento ACS (Advanced Camera foi Surveys) do Hubble.
Crédito: NASA, ESA e D. Lin (Universidade de New Hampshire)


// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Hubble encontra evidências de buraco negro de massa intermédia (NASA Goddard via YouTube)
// Artigo científico (The Astropshyical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
SPACE.com
COSMOS
Popular Mechanics
PHYSORG
Forbes
BBC News

Buracos negros:
Wikipedia
Buraco negro de massa intermédia (Wikipedia)
Buraco negro supermassivo (Wikipedia)

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Observatório XMM-Newton:
ESA
Wikipedia

 
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