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Comportamento estranho de estrela revela buraco negro solitário em enxame estelar gigante


Com o auxílio do instrumento MUSE do ESO, montado no VLT (Very Large Telescope) no Chile, os astrônomos descobriram uma estrela no enxame NGC 3201 a comportar-se de forma muito estranha. A estrela parece orbitar um buraco negro invisível com cerca de quatro vezes a massa do Sol — o primeiro buraco negro inativo de massa estelar a ser encontrado num enxame globular. Esta importante descoberta tem um forte impacto na nossa compreensão da formação destes enxames estelares, buracos negros e origem de eventos de ondas gravitacionais. Esta imagem artística mostra como é que poderão ser a estrela e o seu companheiro invisível, situados no coração rico do enxame estelar globular.
Crédito: ESO/L. Calçada/spaceengine.org


Com o auxílio do instrumento MUSE do ESO, montado no VLT (Very Large Telescope) no Chile, os astrônomos descobriram uma estrela no enxame NGC 3201 a comportar-se de forma muito estranha. A estrela parece orbitar um buraco negro invisível com cerca de quatro vezes a massa do Sol — o primeiro buraco negro inativo de massa estelar a ser encontrado num enxame globular e o primeiro descoberto diretamente através da detecção do seu efeito gravitacional. Esta importante descoberta tem um forte impacto na nossa compreensão da formação destes enxames estelares, buracos negros e origem de eventos de ondas gravitacionais.

Os enxames estelares globulares são enormes esferas de dezenas de milhares de estrelas que orbitam a maioria das galáxias. Estes objetos encontram-se entre os sistemas estelares mais velhos conhecidos no Universo, datando do início da formação e evolução galáctica. Atualmente, conhecem-se mais de 150 destes enxames pertencentes à Via Láctea.

Um deles em particular, chamado NGC 3201 e situado na constelação austral da Vela, foi agora estudado com o auxílio do instrumento MUSE, montado no VLT do ESO no Chile. Uma equipa internacional de astrônomos descobriu que uma das estrelas de NGC 3201 se comporta de modo muito estranho — está a ser lançada para trás e para a frente com uma velocidade de várias centenas de milhares de quilômetros por hora, num ciclo que se repete a cada 167 dias.

O autor principal Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Alemanha) ficou intrigado com este comportamento: "A estrela estava a orbitar algo completamente invisível, com uma massa de mais de quatro vezes a massa do Sol — ou seja, apenas podia ser um buraco negro! O primeiro encontrado num enxame globular por observação direta do seu efeito gravitacional."

A relação entre buracos negros e enxames globulares é importante, mas misteriosa. Devido à sua grande massa e idade elevada, pensa-se que estes enxames deram origem a um elevado número de buracos negros estelares — formados quando estrelas massivas no seu seio explodiram e colapsaram ao longo da extensa vida do enxame.

O instrumento MUSE do ESO deu aos astrônomos a capacidade única de medir os movimentos de milhares de estrelas distantes em simultâneo. Deste modo, a equipe conseguiu detectar pela primeira vez um buraco negro inativo no coração de um enxame globular — ou seja, um buraco negro que não está atualmente a "engolir" matéria e não se encontra rodeado por um disco brilhante de gás. A equipe conseguiu estimar a massa do buraco negro a partir dos movimentos da estrela que se encontra sobre a influência da sua enorme atração gravitacional.

Através das propriedades observadas, determinou-se que a estrela tem cerca de 0,8 vezes a massa do nosso Sol e calculou-se que a massa do seu misterioso companheiro é cerca de 4,36 vezes a massa solar — o que faz dele quase de certeza um buraco negro.

Detecções recentes de fontes rádio e raios X em enxames globulares, assim como a detecção de 2016 de sinais de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de dois buracos negros de massa estelar, sugerem que estes buracos negros relativamente pequenos podem ser mais comuns em enxames globulares do que o que se pensava anteriormente.

Giesers conclui: "Até há pouco tempo, assumia-se que quase todos os buracos negros desapareceriam dos enxames globulares após um curto período e que sistemas como este não deveriam sequer existir. Mas este não é, claramente, o caso — a nossa descoberta é a primeira detecção direta dos efeitos gravitacionais de um buraco negro de massa estelar num enxame globular. Esta descoberta ajuda-nos a compreender melhor a formação dos enxames globulares e a evolução de buracos negros e sistemas binários — aspetos vitais para a compreensão das fontes de ondas gravitacionais."


Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra a região central do rico enxame estelar globular NGC 3201 situado na constelação da Vela. Foi encontrada neste enxame uma estrela (marcada com um círculo azul) a orbitar um buraco negro com quatro vezes a massa do Sol.
Crédito: ESA/NASA



Imagem composta a cores do enxame globular NGC 3201, obtida pelo instrumento WFI montado no telescópio ESO/MPG de 2,2 metros, em La Silla. Os enxames globulares são enormes agregados de estrelas, que podem conter milhões de estrelas. Encontram-se entre os objetos mais velhos observados no Universo, tendo-se formado presumivelmente ao mesmo tempo que a Via Láctea, durante a fase inicial posterior ao Big Bang. Este enxame globular em particular situa-se a cerca de 16000 anos-luz de distância na direção da constelação austral da Vela. Os dados obtidos fazem parte do rastreio EIS (ESO Imaging Survey), um rastreio público levado a cabo pelo ESO e pelos Estados Membros, em preparação para a primeira luz do VLT.
A imagem original e os dados astronômicos podem ser obtidos através das páginas EIS Pre-Flames Survey Data Release, onde se encontram igualmente disponíveis muitas outras imagens.
Crédito: ESO


FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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