Enxame de buracos negros encontrado à espreita no coração de um aglomerado estelar gigante: WebCuriosos

A trama acaba de se complicar no conto de mistério sobre a massa invisível que se esconde dentro do maior aglomerado de estrelas da Via Láctea.

No coração de Omega Centauri, um enorme globo de estrelas ligadas gravitacionalmente a mais de 17.000 anos-luz de distância, os astrónomos acabam de descobrir evidências de um enxame completo de buracos negros de massa estelar.

Esta descoberta apresenta alguns problemas interessantes, centrados no facto de pesquisas anteriores sugerirem que a massa era um grande buraco negro, milhares de vezes a massa do Sol. Mas aprender a verdadeira natureza da escuridão que se esconde em Omega Centauri nos aproxima da solução desses problemas.

“Há muito que sabemos sobre buracos negros supermassivos nos centros das galáxias e buracos negros mais pequenos de massa estelar dentro da nossa própria galáxia. No entanto, a ideia de buracos negros de massa intermédia, que poderiam preencher a lacuna entre estes extremos, permanece não comprovada.” explica o astrofísico Andrés Bañares Hernández do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias em Espanha.

“Ao estudar Omega Centauri – um remanescente de uma galáxia anã – conseguimos refinar os nossos métodos e dar um passo em frente na compreensão se tais buracos negros existem e que papel podem desempenhar na evolução de enxames estelares e galáxias. Este trabalho ajuda a resolver um debate de duas décadas e abre novas portas para futuras explorações.”

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Omega Centauri é um aglomerado globular – um grande e denso globo esférico de estrelas unidas firmemente pela gravidade. Está por aí 150 anos-luz de diâmetroe contém cerca de 10 milhões de estrelas. Pensa-se que seja o núcleo remanescente de uma galáxia anã, a Salsicha de Gaia, que há muito tempo foi absorvida pela Via Láctea.

Os astrónomos pensam que as galáxias anãs podem ser como galáxias em tamanho real em miniatura; em vez de um buraco negro supermassivo no seu núcleo, com uma massa de milhões a milhares de milhões de vezes a do Sol, uma galáxia anã pode conter um buraco negro de massa intermédia, entre cem e um milhão de Sóis.

Buracos negros de massa intermediária, ou IMBHs, são muito procurados pelos astrônomos. Achamos que eles existem porque é necessário que haja algum tipo de ligação entre os buracos negros de massa estelar que se formam a partir de estrelas massivas mortas e os monstros supermassivos em torno dos quais as galáxias giram, mas encontramos muito poucas evidências deles.

Mas os buracos negros, a menos que estejam se alimentando ativamente, não revelam sua localização facilmente. Precisamos encontrar evidências indiretas de que eles estão lá. Muitas pesquisas foram feitas para rastrear os movimentos das estrelas dentro de Omega Centauri, para ver se seus movimentos podem ser explicados por uma órbita em torno de uma massa central invisível – um IMBH oculto.

Vários estudos descobri que a resposta é sim – parece haver uma massa escondida dentro de Omega Centauri. Um artigo publicado no início deste ano refinou essa massa para 8.200 massas solares. Embora a faixa de massa de um IMBH não tenha sido oficialmente definida, e os astrônomos sejam conhecidos por ajustar a definição para se adequar ao que precisam, 8.200 massas solares estão dentro de cada faixa de IMBH.

Isso só acontecerá se, no entanto, essa massa for um único objeto, e não um enxame. Os astrónomos pensaram que um enxame seria muito menos provável, uma vez que as interações gravitacionais entre os buracos negros e outras estrelas poderiam fazê-los voar para fora do centro do aglomerado, quer queira quer não.

Uma equipe liderada por Bañares Hernández queria saber mais sobre o IMBH que supostamente estaria em Omega Centauri, então adicionaram um novo conjunto de dados à análise do cluster.

Eles adicionaram as acelerações dos pulsares aos seus cálculos. Os pulsares constituem um subconjunto de estrelas de nêutrons que giram muito, muito rápido, muitas vezes por segundo, emitindo feixes de ondas de rádio de seus pólos ao fazê-lo. À medida que estes feixes passam pela Terra, fazem com que a estrela pareça pulsar, como um farol cósmico.

Como os períodos de rotação dos pulsares podem ser medidos com muita precisão, os cientistas podem usar as estrelas para medir outras coisas, como movimento, posição e aceleração, também com muita precisão. Estes podem ser detectados em variações no tempo dos pulsos.

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De acordo com a modelagem e os cálculos da equipe com os dados adicionados do pulsar, os movimentos das estrelas no centro de Omega Centauri podem ser melhor explicados por um enxame de pequenos buracos negros de massa estelar – aqueles que se formam a partir dos núcleos colapsados ​​de estrelas massivas. quando eles morrem.

Mas a presença de um IMBH também não é inteiramente um prego no caixão. É possível que buracos negros de massa estelar e de massa intermediária estejam coexistindo. Na verdade, poderia até resolver alguns dos problemas de localização de um enxame.

Os buracos negros de massa estelar poderiam estar limitados, tal como outras estrelas, pela gravidade do IMBH. E se os IMBHs se formam a partir de fusões hierárquicas de buracos negros de massa estelar, encontrar ambos juntos pode ser uma pista sobre como os buracos negros gigantes crescem.

“A busca por buracos negros indescritíveis de massa intermediária continua. Ainda pode haver um no centro de Omega Centauri, mas nosso trabalho sugere que ele deve ter menos de 6.000 vezes a massa do Sol e viver ao lado de um aglomerado de massa estelar. buracos negros”, diz astrofísico Justin Read da Universidade de Surrey, no Reino Unido.

“Há, no entanto, todas as hipóteses de encontrarmos um em breve. Estão a surgir cada vez mais acelerações de pulsares, permitindo-nos observar os centros de densos enxames estelares e procurar buracos negros com mais precisão do que nunca.”

A pesquisa será lançada em Astronomia e Astrofísica.