Astrônomos detectam buraco negro raro de ‘elo perdido’ em nosso vizinho galáctico mais próximo

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Um tesouro raro que poderia lançar luz sobre a evolução de buracos negros foi descoberto no vizinho galáctico mais próximo da Via Láctea.

Em um aglomerado de estrelas na galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, os astrônomos estudaram mudanças na luz para identificar um buraco negro com quase 100.000 vezes a massa do Sol. Isso coloca a besta diretamente no regime de “massa intermediária” – tanto indescritível quanto altamente procurada pelos astrônomos pelas perguntas que podem responder.

“Temos detecções muito boas dos maiores buracos negros de massa estelar até 100 vezes o tamanho do nosso Sol, e buracos negros supermassivos nos centros de galáxias que são milhões de vezes o tamanho do nosso Sol, mas não há quaisquer medições de buracos negros entre estes,” diz astrônomo e autor sênior do estudo Anil Seth da Universidade de Utah.

“Essa é uma grande lacuna. Esta descoberta preenche a lacuna.”

Captura de tela 2021 11 19 às 16h15Aglomerado globular B023-G78 na Galáxia de Andrômeda. (Pechetti et al., The Astrophysical Journal, 2022)

Buracos negros são bestas muito complicadas. A menos que estejam acumulando matéria ativamente, um processo que gera radiação incrivelmente brilhante, eles não emitem luz que possamos detectar. Isso faz com que encontrá-los seja uma questão de trabalho de detetive, observando o que está acontecendo no espaço ao redor.

Uma dessas pistas à presença de um buraco negro é a órbita dos objetos ao seu redor.

A maioria dos buracos negros que detectamos, usando uma variedade de métodos, se enquadra em duas faixas de massa. Existem os buracos negros de massa estelar, até cerca de 100 vezes a massa do Sol; e buracos negros supermassivos, que começam em uma faixa baixa de cerca de um milhão de vezes a massa do Sol (e podem inacreditavelmente barulhento de lá).

No meio está uma faixa classificada como intermediária, e dizer que as detecções desses buracos negros são raras é um eufemismo.

Até o momento, o número de detecções de IMBH permanece incrivelmente baixo. Isso é uma espécie de aborrecimento; sem buracos negros de massa intermediária, os cientistas lutam para resolver como dois regimes de massa extremamente diferentes podem coexistir.

Uma população sólida de buracos negros na faixa de massa intermediária pode nos ajudar a preencher a lacuna, oferecendo um mecanismo pelo qual os buracos negros de massa estelar podem se transformar em gigantes.

Isso nos leva a Andrômeda; especificamente, um aglomerado globular de estrelas dentro de Andrômeda chamado B023-G078.

B023-G078 é o aglomerado estelar mais massivo da galáxia, um aglomerado de estrelas aproximadamente esférico, gravitacionalmente ligado, com 6,2 milhões de massas solares.

Uma maneira que esses aglomerados podem se formar, de acordo com os modelos, é quando uma galáxia engloba outra. Isso é muito fenômeno comum; a Via Láctea fez isso várias vezes, como tem Andrômeda. Aglomerados globulares podem ser o que sobrou dos núcleos galácticos de galáxias menores que são subsumidas por outras maiores, buracos negros e tudo mais.

Esse fenômeno é o que a equipe – liderada pelo primeiro autor e astrônomo Renuka Pechetti, da Liverpool John Moores University, no Reino Unido – acha que é a história de origem do B023-G078.

Eles estudaram o conteúdo metálico do aglomerado, com base em assinaturas sutis na luz que emite, e determinaram que ele tem uma idade de cerca de 10,5 bilhões de anos, com uma metalicidade semelhante à de outros núcleos galácticos despojados da Via Láctea.

Eles então estudaram a maneira como as estrelas se movem ao redor do centro do aglomerado para tentar calcular a massa do buraco negro que deveria estar nele. Isso retornou um resultado de cerca de 91.000 massas solares, o que constitui cerca de 1,5% da massa do aglomerado.

Isso sugere que a galáxia-mãe de B023-G078 era uma galáxia anã, com cerca de um bilhão de massas solares. A massa da Grande Nuvem de Magalhães – uma galáxia anã que orbita a Via Láctea – foi calculada em 188 bilhões de massas solares, e Andrômeda é estimado em cerca de 1,5 trilhão massas solares.

É possível que algo mais explique as observações, mas nenhuma das alternativas exploradas pela equipe se encaixa nos dados tão bem quanto um buraco negro de massa intermediária.

“Sabíamos que devia haver buracos negros menores em núcleos de massa mais baixa, mas nunca houve evidência direta,” Pechetti diz.

“Acho que este é um caso bastante claro de que finalmente encontramos um desses objetos.”

Os achados são relatados em O Jornal Astrofísico.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em novembro de 2021.



Fonte original deste artigo

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