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DESCOBERTO BURACO NEGRO EM ENXAME ESTELAR FORA DA NOSSA GALÁXIA
16 de novembro de 2021

 


Esta imagem artística mostra um buraco negro compacto com 11 massas solares e a estrela de 5 massas solares que o orbita. Os dois objetos situam-se em NGC 1850, um enxame com milhares de estrelas situado a cerca de 160 000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea. A distorção na forma da estrela deve-se à enorme força gravitacional exercida pelo buraco negro.
A força gravitacional do buraco negro não só distorce a forma da estrela mas também influencia a sua órbita. Ao observar estes efeitos orbitais subtis, uma equipa de astrónomos conseguiu determinar a presença do buraco negro, o primeiro buraco negro pequeno a ser descoberto deste modo fora da nossa Galáxia. Para obter este resultado, a equipa utilizou o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

 

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança próxima. Trata-se da primeira vez que este método de deteção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na nossa Via Láctea e em galáxias próximas e dar-nos pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem.

O buraco negro recém-descoberto situa-se em NGC 1850, um enxame com milhares de estrelas situado a cerca de 160 mil anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea.

"Tal como Sherlock Holmes em busca de criminosos, também nós estamos a observar cada estrela deste enxame com uma 'lupa na mão' tentando descobrir evidências que apontem para a presença de buracos negros sem os vermos diretamente," disse Sara Saracino do Astrophysics Research Institute of Liverpool John Moores University no Reino Unido, líder deste estudo, que foi aceite para publicação na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Este resultado representa apenas um dos 'criminosos' procurados, mas uma vez que descobrimos um, estamos a caminho de descobrir muitos mais, em enxames estelares diferentes."

O primeiro "criminoso" descoberto pela equipa tem cerca de 11 vezes a massa do nosso Sol. A pista concreta que colocou os astrónomos no trilho deste buraco negro foi a sua influência gravitacional numa estrela com cinco massas solares que o orbita.

Os astrónomos tinham já descoberto pequenos buracos negros de várias massas estelares noutras galáxias ao observar os raios-X emitidos por estes objetos à medida que engolem matéria ou as ondas gravitacionais que são geradas quando os buracos negros colidem uns com os outros ou com estrelas de neutrões.

No entanto, a maioria dos buracos negros com massas estelares não mostram a sua presença através de raios-X ou ondas gravitacionais. "A vasta maioria destes objetos só pode ser descoberta dinamicamente," explica Stefan Dreizler, um membro da equipa da Universidade Georg-August em Göttingen, Alemanha. "Quando formam um sistema com uma estrela, os buracos negros afetam o movimento estelar de modo subtil, mas detetável e por isso podemos observá-los com instrumento sofisticados."

Este método dinâmico utilizado por Sara Saracino e pela sua equipa poderá ajudar os astrónomos a descobrir muito mais buracos negros, ajudando assim a desvendar os seus mistérios. "Cada deteção que fizermos será importante para compreendermos melhor os enxames estelares e os buracos negros que aí se encontram," disse o coautor do estudo Mark Gieles da Universidade de Barcelona, Espanha.

Esta deteção em NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi descoberto num enxame estelar jovem (este enxame tem apenas cerca de 100 milhões de anos de idade, um piscar de olhos à escala astronómica). Utilizando este método dinâmico em enxames estelares semelhantes poderemos descobrir buracos negros ainda mais jovens e aprender mais sobre como é que estes objetos evoluem. Ao compará-los com buracos negros maiores e mais velhos, situados em enxames estelares mais velhos, os astrónomos poderão compreender como é que estes objetos crescem, "alimentando-se" de estrelas ou fundindo-se com outros buracos negros. Adicionalmente, mapear a demografia de buracos negros em enxames estelares melhorará a nossa compreensão da origem de fontes de ondas gravitacionais.

Para levar a cabo este trabalho de investigação, a equipa utilizou dados obtidos durante dois anos com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. "O MUSE permitiu-nos observar áreas muito populadas, tais como as regiões mais internas dos enxames estelares, e analisar cada estrela individual na vizinhança. O resultado final é a obtenção de informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com outro instrumento qualquer," diz o coautor Sebastian Kamann, especialista de longa data do MUSE, que trabalha em Liverpool no Astrophysics Research Institute. Deste modo, a equipa conseguiu identificar a estrela estranha cujo movimento peculiar assinalava a presença de um buraco negro. Com dados da Experiência de Lentes Gravitacionais Ópticas da Universidade de Varsóvia e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipa conseguiu ainda medir a massa do buraco negro e confirmar os resultados.

O ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, que deverá começar a operar no Chile mais para o final desta década, permitirá aos astrónomos descobrir ainda mais buracos negros escondidos. "O ELT irá revolucionar definitivamente esta área de estudo, já que conseguiremos observar estrelas consideravelmente mais ténues no mesmo campo de visão, assim como procurar buracos negros em enxames globulares muito mais distantes," diz Saracino.

 

 


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Esta imagem mostra NGC1850, um enxame com milhares de estrelas situado a cerca de 160.000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea. Pensa-se que os filamentos vermelhos que rodeiam o enxame, constituidos por enormes nuvens de hidrogénio, sejam os restos de explosões de supernovas.
A imagem é uma sobreposição de observações levadas a cabo no visível com o VLT (Very Large Telescope) do ESO e com o Telescópio Espacial Hubble (HST) da NASA/ESA. O VLT capturou o grande campo da imagem e os filamentos, enquanto o HST obteve o enxame central.
Entre muitas estrelas, este enxame acolhe também um buraco negro de 11 massas solares e a estrela de 5 massas solares que o orbita. Ao observar a órbita da estrela, uma equipa de astrónomos conseguiu determinar a presença do buraco negro, o primeiro buraco negro pequeno a ser descoberto deste modo fora da nossa Galáxia. Para obter este resultado, a equipa utilizou o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT.
Crédito: ESO, NASA/ESA/R. Gilmozzi/S. Casertano, J. Schmidt


// ESO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico (arXiv.org)

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