A estrela parecida com o Sol, que tem como companheiro um buraco negro, está no centro desta imagem.
Crédito: SDSS/S. Chakrabarti et al.
A descoberta de um chamado buraco negro monstruoso, que tem cerca de 12 vezes a massa do Sol, está descrita num novo artigo submetido à revista The Astrophysical Journal, cuja autora principal é a Dra. Sukanya Chakrabarti, professora de física na Universidade do Alabama em Huntsville, EUA.
"Está mais perto do Sol do que qualquer outro buraco negro conhecido, a uma distância de 1550 anos-luz", diz a Dra. Chakrabarti, catedrática do Departamento de Física. "Portanto, está praticamente no nosso 'quintal'".
Os buracos negros são vistos como exóticos porque, embora a sua força gravitacional seja claramente sentida por estrelas e por outros objetos na vizinhança, nenhuma luz pode escapar a um buraco negro, pelo que não podem ser vistos da mesma forma que as estrelas visíveis.
"Em alguns casos, como para o dos buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, podem impulsionar a formação e evolução galáctica", explica a Dra. Chakrabarti.
"Ainda não é claro como estes buracos negros não-interativos afetam a dinâmica galáctica na Via Láctea. Se forem numerosos, podem muito bem afetar a formação da nossa Galáxia e a sua dinâmica interna".
Para encontrar o buraco negro, a Dra. Chakrabarti e uma equipa de cientistas analisaram dados de quase 200.000 estrelas binárias divulgados durante o verão pela missão Gaia da ESA.
"Procurámos objetos que alegadamente tinham grandes massas companheiras, mas cujo brilho podia ser atribuído a uma única estrela visível", diz. "Por isso, temos uma boa razão para pensar que a companheira é escura".
Fontes interessantes foram acompanhadas com medições espectrográficas de vários telescópios, incluindo o APF (Automated Planet Finder) no estado norte-americano da Califórnia, os Telescópios Magalhães no Chile e o Observatório W. M. Keck no Hawaii.
"A atração do buraco negro sobre a estrela visível parecida com o Sol pode ser determinada a partir destas medições espectroscópicas, que nos dão uma velocidade de linha de visão devido ao efeito Doppler", diz a Dra. Chakrabarti. O efeito Doppler é a mudança de frequência de uma onda em relação a um observador, tal como a forma como o som da sirene de uma ambulância muda à medida que passa por nós.
"Ao analisar as velocidades da 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", diz. "Estas medições espectroscópicas confirmaram independentemente a solução Gaia que também indicou que este sistema binário é composto por uma estrela visível que está em órbita de um objeto muito massivo".
O buraco negro tem de ser inferido a partir da análise dos movimentos da estrela visível, porque não está a interagir com a estrela luminosa. Os buracos negros não-interativos não têm tipicamente um anel de acreção de poeira e material que acompanha os buracos negros que estão a interagir com outro objeto. A acreção torna o tipo de interação relativamente mais fácil de observar opticamente, razão pela qual foram encontrados muitos mais deste tipo.
"A maioria dos buracos negros em sistemas binários são binários de raios-X - por outras palavras, são brilhantes em raios-X devido a alguma interação com o buraco negro, muitas vezes devido ao buraco negro que devora a outra estrela", diz a Dra. Chakrabarti. "À medida que o material da outra estrela cai neste profundo poço gravitacional, podemos ver raios-X".
Estes sistemas em interação tendem a estar em órbitas de curto período, acrescenta.
"Neste caso estamos a olhar para um buraco negro monstruoso, mas está numa órbita de longo período de 185 dias, ou cerca de meio ano. Está bastante longe da estrela visível e não está a fazer quaisquer avanços na sua direção".
As técnicas que os cientistas utilizaram também devem ser aplicáveis à descoberta de outros sistemas não interativos.
"Esta é uma nova população sobre a qual estamos apenas a começar a aprender e que nos dirá mais sobre a formação dos buracos negros, de modo que tem sido muito excitante trabalhar nisto", diz Peter Craig, candidato a doutoramento no Instituto de Tecnologia de Rochester que é orientado pela Dra. Chakrabarti.
"Estimativas simples sugerem que, na nossa Galáxia, existem cerca de um milhão de estrelas visíveis que têm buracos negros enormes como companheiros", realça a Dra. Chakrabarti. "Mas há cem mil milhões de estrelas na Via Láctea, por isso é como procurar uma agulha num palheiro. A missão Gaia, com as suas medições incrivelmente precisas, facilitou e restringiu a nossa procura".
Os cientistas estão a tentar compreender as vias de formação dos buracos negros não-interativos.
"Existem atualmente várias maneiras diferentes propostas pelos teóricos, mas os buracos negros não-interativos em torno de estrelas luminosas são um tipo de população muito novo," comenta a Dra. Chakrabarti. "Por isso, é provável que demoremos algum tempo a compreender a sua demografia, como se formam e como estas maneiras são diferentes - ou se são semelhantes - da população mais conhecida de buracos negros em interação".
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