Caçadores de Buracos Negros Batem Novo Recorde de Distância

Utilizando o Very Large Telescope do ESO os astrônomos detectaram, numa outra galáxia, o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje. Com uma massa de cerca de quinze vezes a massa do Sol, este é igualmente o segundo buraco negro mais maciço conhecido até hoje. O objeto encontra-se em interação com uma estrela que, em pouco tempo, irá dar origem, também ela, a um buraco negro.

Os buracos negros estelares [1] encontrados na Via Láctea possuem até cerca de dez vezes a massa do Sol, o que é bastante significativo. No entanto, fora da nossa Galáxia, eles podem ser considerados como times pequenos, já que os astrônomos descobriram outro buraco negro com uma massa superior a quinze vezes a massa solar. Este é um dos três objetos deste tipo encontrados até agora.

O novo buraco negro descoberto encontra-se numa galáxia espiral chamada NGC 300, situada a cerca de seis milhões de anos-luz de distância. “Este é o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje para o qual foi possível calcular a massa. É também o primeiro que observamos fora da nossa vizinhança galáctica, o Grupo Local,” diz Paul Crowther, Professor de Astrofísica na Universidade de Sheffield e principal autor do artigo que apresenta este estudo. O buraco negro tem uma interessante companheira, uma estrela Wolf-Rayet, também ela com uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol. As estrelas Wolf-Rayet encontram-se no final das suas vidas e expelem a maior parte das suas camadas exteriores para o meio interestelar antes de explodirem sob a forma de supernovas, altura em que os seus núcleos implodem dando origem a buracos negros.

Em 2007, um instrumento de raios X a bordo do observatório Swift da NASA observou a vizinhança da maior fonte de raios X na NGC 300, a qual tinha sido descoberta anteriormente pelo observatório de raios X, XMM-Newton, da Agência Espacial Européia. “Captamos emissão de raios X periódica e extremamente intensa, um sinal de que provavelmente um buraco negro se encontra na região,” explica Stefania Carpano, membro da equipa da ESA.

Graças às novas observações obtidas pelo instrumento FORS2, montado no Very Large Telescope do ESO, os astrônomos puderam confirmar a hipótese anterior. Os novos dados mostram que o buraco negro e a estrela Wolf-Rayet dançam em volta um do outro numa valsa diabólica, com um período de cerca de 30 horas. Os astrônomos descobriram igualmente que o buraco negro se encontra a arrancar matéria da estrela à medida que os dois objetos orbitam em torno um do outro.

“São realmente um “casal muito íntimo”, diz o colaborador Robin Barnard.” Como é que um sistema tão fortemente ligado se criou é ainda um mistério.”

Apenas outro sistema deste tipo foi previamente observado. No entanto, sistemas comportando um buraco negro e uma estrela companheira não são desconhecidos dos astrônomos. Baseados nestes sistemas, os astrônomos deduziram uma ligação entre a massa do buraco negro e a química galáctica. “Observamos que a maioria dos buracos negros tendem a ser descobertos em galáxias pequenas que contêm menos elementos químicos “pesados”, diz Crowther [2]. “Galáxias maiores, mais ricas nestes elementos pesados, tais como a Via Láctea, apenas conseguem produzir buracos negros de menor massa.” Os astrônomos acreditam que uma maior concentração de elementos químicos pesados influencia a evolução das estrelas, aumentando a quantidade de matéria expelida, o que resulta num buraco negro menor quando o resto finalmente colapsa.

Daqui a menos de um milhão de anos será a estrela Wolf-Rayet que explodirá como uma supernova dando origem a um buraco negro. “Se o sistema sobreviver a esta segunda explosão, dar-se-à a fusão dos dois buracos negros, processo que libertará enormes quantidades de energia sob a forma de ondas gravitacionais [3],” conclui Crowther. No entanto, demorará ainda alguns milhares de milhões de anos até que a fusão esteja completa. “O nosso estudo mostra que tais sistemas poderão existir e que os que já evoluíram para um buraco negro binário poderão ser detectados por sondas de ondas gravitacionais, tais como as LIGO ou Virgo [4].”

Notas

[1] Os buracos negros estelares são os restos finais, extremamente densos, que resultam do colapso de estrelas de grande massa. Estes buracos negros têm massas que vão até cerca de vinte vezes a massa solar, em oposição aos buracos negros supermassivos, que se observam no centro da maioria das galáxias, os quais apresentam massas compreendidas entre milhões e centenas de milhões de vezes a do Sol. Até agora, foram encontrados cerca de 20 buracos negros estelares.

[2] Em astronomia definem-se elementos químicos pesados ou “metais” como todos os elementos químicos mais pesados que o hélio.

[3] Previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein, as ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço-tempo. Ondas gravitacionais significativas são produzidas quando existem variações extremas de campos gravitacionais intensos com o tempo, como por exemplo, durante a fusão de dois buracos negros. A detecção de ondas gravitacionais, nunca até agora observadas diretamente, é um dos maiores desafios das próximas décadas.

[4] As experiências LIGOVirgo têm como objetivo a detecção de ondas gravitacionais utilizando interferômetros sensíveis, em Itália e nos Estados Unidos.

O buraco negro no interior da NGC 300 X-1
NGC 300 X-1 na galáxia NGC 300
NGC 300 X-1 na galáxia espiral NGC 300
A vizinhança da NGC 300

Fonte: http://www.eso.org/public/news/eso1004/

Artigo científico aqui.

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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