04/04/2023 - 7:13
Usando dados da missão Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA), os astrônomos descobriram não apenas o buraco negro mais próximo, mas também o segundo mais próximo da Terra. Os buracos negros, Gaia BH1 e Gaia BH2, estão localizados respectivamente a apenas 1.560 anos-luz de distância de nós na direção da constelação de Ophiuchus (Serpentário) e a 3.800 anos-luz de distância na constelação de Centaurus (Centauro). Em termos galácticos, esses buracos negros residem em nosso quintal cósmico.
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Os dois buracos negros foram descobertos estudando-se o movimento de suas estrelas companheiras. Uma estranha “oscilação” no movimento das estrelas no céu indicou que elas estão orbitando um objeto muito massivo. Em ambos os casos, os objetos são aproximadamente dez vezes mais massivos que o nosso Sol. Outras explicações para esses companheiros maciços, como sistemas de estrelas duplas, foram descartadas, pois não parecem emitir luz alguma.
Efeitos gravitacionais
Até recentemente, todos os buracos negros que os astrônomos conheciam eram descobertos por emissão de luz — geralmente em comprimentos de onda de raios X e rádio — produzidos por material em queda. Os novos buracos negros são realmente negros e só podem ser detectados por seus efeitos gravitacionais. A distância das estrelas ao buraco negro e as órbitas das estrelas ao seu redor são muito maiores do que para outros sistemas binários conhecidos de buracos negros e estrelas. Esses pares estrela-buraco negro mais próximos, chamados binários de raios X, tendem a ser muito brilhantes em raios X e luz de rádio e, portanto, mais fáceis de encontrar. Mas as novas descobertas sugerem que os buracos negros em binários mais amplos são mais comuns.
“O que diferencia esse novo grupo de buracos negros daqueles que já conhecíamos é sua ampla separação de suas estrelas companheiras. Esses buracos negros provavelmente têm uma história de formação completamente diferente dos binários de raios X”, explicou Kareem El-Badry, descobridor dos novos buracos negros e pesquisador do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (EUA) e do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg (Alemanha). A pesquisa foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Movimento de bilhões de estrelas
Os buracos negros foram descobertos usando dados do Gaia. O telescópio espacial Gaia mede com precisão as posições e movimentos de bilhões de estrelas. O movimento das estrelas contra o céu pode fornecer pistas essenciais sobre objetos que influenciam gravitacionalmente essas estrelas. Esses objetos podem incluir outras estrelas, exoplanetas e também buracos negros.
“A precisão dos dados do Gaia foi essencial para esta descoberta. Os buracos negros foram encontrados observando a pequena oscilação de sua estrela companheira enquanto orbitava em torno dela. Nenhum outro instrumento é capaz de tais medições”, disse Timo Prusti, cientista do projeto Gaia da ESA.
O Gaia forneceu medições precisas do movimento em três direções, mas para entender com mais precisão como as estrelas se afastaram e se aproximaram de nós, foram necessárias medições adicionais de velocidade radial. Observatórios terrestres forneceram isso para os buracos negros recém-descobertos, e isso deu a pista final para concluir que os astrônomos haviam detectado buracos negros.
Buracos negros invisíveis
Os buracos negros muitas vezes não são completamente invisíveis. Quando o material cai sobre eles, eles podem emitir luz em rádio e raios X. Para o segundo buraco negro de Gaia, o Observatório de raios- X Chandra da Nasa e o radiotelescópio sul-africano MeerKAT no solo procuraram essa luz, mas não conseguiram detectar nenhum sinal.
“Embora não tenhamos detectado nada, esta informação é incrivelmente valiosa porque nos diz muito sobre o ambiente em torno de um buraco negro. Há muitas partículas saindo da estrela companheira na forma de vento estelar. Mas porque não detectamos qualquer luz de rádio, isso nos diz que o buraco negro não é um grande comedor e não há muitas partículas cruzando seu horizonte de eventos. Não sabemos por que isso acontece, mas queremos descobrir “, disse Yvette Cendes, que ajudou a descobrir o segundo buraco negro e é astrônoma do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
O novo tipo de buraco negro não emite luz, o que o torna praticamente invisível, provavelmente por estar muito mais distante de sua estrela companheira. Gaia BH1 e Gaia BH2 têm as órbitas mais amplamente separadas de todos os buracos negros conhecidos. O fato de eles também serem os buracos negros conhecidos mais próximos da Terra sugere que muitos outros buracos negros semelhantes em binários amplos ainda estão esperando para serem descobertos.
Coleta de novos dados
“Isso é muito emocionante porque agora implica que esses buracos negros em órbitas amplas são realmente comuns no espaço – mais comuns do que binários onde o buraco negro e a estrela estão mais próximos. Mas o problema é detectá-los. A boa notícia é que Gaia ainda está coletando dados, e seu próximo lançamento de dados (em 2025) conterá muito mais dessas estrelas com companheiros misteriosos de buracos negros”, explicou Yvette.
O próximo lançamento de dados do Gaia será baseado em 66 meses de observações e conterá informações aprimoradas sobre as órbitas das estrelas. Enquanto isso, os astrônomos estarão ocupados tentando descobrir de onde vêm esses buracos negros em órbitas amplas.
Kareem El-Badry apontou: “Suspeitamos que poderia haver buracos negros em sistemas mais amplos, mas não tínhamos certeza de como eles teriam se formado. Sua descoberta significa que devemos adaptar nossas teorias sobre a evolução de sistemas estelares binários conforme ainda não está claro como esses sistemas se formam”.
“O Consórcio de Processamento e Análise de Dados do Gaia está desenvolvendo métodos para identificar binários astrométricos com companheiros compactos. Esperamos fornecer uma boa amostra de candidatos no próximo lançamento de dados do Gaia”, disse o membro da equipe Tsevi Mazeh, da Universidade de Tel Aviv (Israel). A comunidade científica espera expandir ainda mais essa nova população de buracos negros adormecidos.
