Omega Centauri é um grande enxame globular, contendo quase dez milhões de estrelas, na direção da constelação de Centauro, que tem sido estudado para compreender a sua cinemática estelar, os movimentos das suas estrelas sob a ação das forças gravitacionais que atuam sobre elas.

Uma equipa de investigação do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) publicou um estudo que mostra que um grupo de buracos negros domina os movimentos da sua cinemática estelar. Este resultado pode ser alargado a algumas outras estruturas do Universo e contraria algumas afirmações anteriores sobre o papel dos buracos negros de baixa massa nos movimentos das estrelas dos enxames globulares. O estudo foi recentemente publicado na revista Astronomy & Astrophysics, tendo como primeiro autor Andrés Bañares Hernández, que trabalha na equipa liderada por Jorge Martín Camalich.

O artigo científico é o resultado de uma colaboração internacional entre o IAC e a Universidade de Surrey (Guildford, Reino Unido) e o LAPTh (Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique) em Annecy, França.

A equipa realizou estudos cinemáticos extensivos para determinar a estrutura das galáxias e dos enxames de estrelas no Grupo Local, as galáxias mais próximas da Via Láctea. Este estudo específico incidiu sobre o enxame globular Omega Centauri, o maior enxame globular conhecido na Via Láctea. Uma questão muito discutida nos círculos astrofísicos atuais é se existe um buraco negro de massa intermédia neste enxame (ou seja, um buraco negro com uma massa entre algumas centenas e algumas centenas de milhares de vezes a massa do Sol) e, em caso afirmativo, quais os seus efeitos globais no enxame.

O estudo do IAC, com Bañares como primeiro autor, parece ter esclarecido esta questão, ao descobrir que o que está a afetar os movimentos internos das estrelas do enxame não é um buraco negro de massa intermédia, mas um conjunto de vários buracos negros de massa estelar, que se formam após o colapso de estrelas massivas no fim das suas vidas, e que são muito mais pequenos, cada um com uma massa inferior a algumas dezenas de massas solares.

Esta descoberta abre um novo ponto de vista na observação dos diferentes tipos de buracos negros e do seu papel na evolução estelar. Até à data, é consensual que existem buracos negros supermassivos, com massas superiores a um milhão de massas solares, nos centros das galáxias; existe um no centro da Via Láctea. Sabe-se também que existem buracos negros com massas muito inferiores, buracos negros de massa estelar, que foram bem observados na nossa Galáxia. Duas questões interessantes são: "Como é que foram produzidos e que efeitos têm?" Andres Bañares responde: "Sabemos que as grandes galáxias têm buracos negros nos seus centros, mas atualmente não sabemos ao certo se o mesmo acontece com as galáxias anãs. Pensa-se que Omega Centauri é uma pequena galáxia que se dividiu quando se fundiu com a Via Láctea. Isto fez com que os astrónomos procurassem um buraco negro central neste enxame, que poderia talvez explicar algumas das suas propriedades mais complicadas, o que constituiria um avanço significativo na nossa compreensão da sua formação e evolução".

De facto, a existência de buracos negros de massa intermédia não é certa, porque até agora as observações só confirmaram a existência de buracos negros de massa estelar, até algumas dezenas de massas solares. A existência ou não existência de buracos negros de massa intermédia é importante porque são um elo em falta previsto pelos modelos de formação de buracos negros supermassivos.

A questão da presença de um buraco negro de massa intermédia em Omega Centauri tem sido debatida há quase duas décadas, com uma série de estudos a sugerir a sua presença, com base na cinemática das suas estrelas. A questão de saber se contém um buraco negro de massa intermédia ou uma população de buracos negros de massa estelar e outros remanescentes estelares tem sido intensamente investigada, principalmente devido à possibilidade de Omega Centauri ser o resultado da fusão de uma galáxia anã com a Via Láctea.

"A nossa análise é um passo importante no esclarecimento deste debate, porque nos permitiu distinguir entre estas duas possíveis soluções usando uma metodologia mais completa e rigorosa do que em análises anteriores, bem como dados mais recentes e novos", explica o primeiro autor.

Entre as novidades deste estudo está a utilização das acelerações dos pulsares como uma restrição adicional à cinemática do enxame. "Os pulsares são estrelas de neutrões que giram a uma frequência regular, emitindo um sinal com um período muito curto que podemos medir com muita precisão. Quando os pulsares fazem parte de uma galáxia, ou neste caso de um enxame globular, sofrem uma aceleração que podemos medir através das variações deste sinal periódico. Trata-se de uma manifestação do chamado efeito Doppler".

Andres Bañares explica que "a formação de pulsares é também um campo de estudo ativo. Devido ao facto de um grande número deles ter sido detetado recentemente, e devido ao seu estado dinâmico, Omega Centauri é um ambiente ideal para estudar modelos da sua formação, o que conseguimos fazer pela primeira vez na nossa análise".

Este resultado mostra a eficácia desta nova metodologia que, usando cinemática estelar e observações de pulsares, com modelação extensiva, pode ser usada para explorar a estrutura de enxames estelares, estabelecendo um precedente promissor no contexto de um campo em rápido crescimento de observações e descobertas.

// IAC (comunicado de imprensa)
// Universidade de Surrey (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
12/07/2024 - Hubble encontra fortes indícios de um buraco negro de massa intermédia em Omega Centauri
13/10/2023 - Novo lançamento de dados do Gaia revela lentes raras, o núcleo de um enxame e ciência imprevista
05/04/2008 - Suspeita-se que Omega Centauri tenha um buraco negro de massa-intermédia

Omega Centauri:
Wikipedia
Constellation Guide
SEDS

Enxames globulares:
CCVAlg - Astronomia
SEDS
Wikipedia

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