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Buraco negro de massa intermédia no centro de um enxame globular gigante

Nesta ilustração, um buraco negro de massa intermédia no plano da frente distorce luz do enxame globular no fundo. Uma nova investigação sugere que um buraco negro com 2200 vezes a massa do Sol reside no centro de um enxame globular 47 Tucanae.
Crédito: CfA/M. Weiss

Todos os buracos negros conhecidos pertencem a duas categorias: pequenos buracos negros com uma massa correspondente a vários Sóis, e buracos negros supermassivos com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Os astrônomos também acham que devem existir buracos negros de massa intermédia, que têm entre 100 e 10.000 vezes a massa do Sol, mas até agora não encontraram evidências conclusivas. Na semana passada, astrônomos anunciaram novas evidências da existência de um buraco negro de massa intermédia, com 2200 vezes a massa do Sol, escondido no centro do enxame globular 47 Tucanae.

"Queremos encontrar buracos negros de massa intermédia porque são o elo perdido entre os buracos negros de massa estelar e os buracos negros supermassivos. Podem ser as sementes primordiais que dão azo aos monstros que vemos hoje nos centros das galáxias," afirma o autor principal Bulent Kiziltan do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

Este trabalho foi publicado na edição de 9 de fevereiro da revista científica Nature.

47 Tucanae é um enxame com 12 mil milhões de anos localizado a 13.000 anos-luz da Terra na direção da constelação do hemisfério sul de Tucano. Contém centenas de milhares de estrelas numa bola com apenas cerca de 120 anos-luz em diâmetro. Também alberga cerca de duas dúzias de pulsares, alvos importantes desta investigação.

47 Tucanae já tinha sido investigado, sem sucesso, pela existência de um buraco negro central. Na maioria dos casos, podemos encontrar buracos negros procurando raios-X provenientes de um disco quente de material que gira em seu redor. Este método só funciona se o buraco negro se estiver a alimentar ativamente de gás próximo. O centro de 47 Tucanae não tem gás, efetivamente fazendo com que qualquer buraco negro aí presente "passe fome".

O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea também revela a sua presença pela sua influência nas estrelas próximas. Anos de observações no infravermelho mostraram um punhado de estrelas, no Centro Galáctico, a rodopiar um objeto invisível com uma forte atração gravitacional. Mas o centro lotado de 47 Tucanae torna impossível assistir aos movimentos de estrelas individuais.

A nova pesquisa baseia-se em duas linhas de evidência. A primeira - os movimentos globais de estrelas em redor do enxame. O ambiente de um enxame globular é tão denso que as estrelas mais pesadas tendem a afundar-se para o centro do aglomerado. Um buraco negro de massa intermédia, no centro do enxame, atua como uma "colher" cósmica que "agita a panela", fazendo com que essas estrelas sejam lançadas a velocidades mais altas e a maiores distâncias. Isto transmite um sinal subtil que os astrônomos podem medir.

Usando simulações computacionais de movimentos e distâncias estelares, e comparando-as com observações no visível, a equipe encontrou evidências deste tipo de agitação gravitacional.

A segunda linha de evidência surge dos pulsares, remanescentes compactos de estrelas moribundas cujos sinais de rádio são facilmente detetáveis. Estes objetos também são arremessados pela gravidade do buraco negro de massa intermédia no centro, fazendo com que sejam encontrados a distâncias maiores do centro do enxame do que seria de esperar caso não existisse um buraco negro.

Combinadas, estas linhas de evidência sugerem a presença de um buraco negro de massa intermédia com aproximadamente 2200 massas solares no interior de 47 Tucanae.

Dado que este buraco negro tem escapado à detecção durante tanto tempo, é provável que outros buracos negros de massa intermédia se escondam noutros enxames globulares. A sua descoberta exigirá dados semelhantes sobre as posições e movimentos tanto das estrelas como de quaisquer pulsares dentro dos enxames.

Esta ilustração mostra outra representação do buraco negro de massa intermédia que poderá residir no centro do enxame globular 47 Tucanae.
Crédito: B. Kiziltan & T. Karacan

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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