Equipe de astrônomos, incluindo um brasileiro, descobre aglomerado de buracos negros

A cerca de 7.800 anos-luz de distância – dentro de nossa vizinhança galáctica – está o conjunto globular NGC 6397, basicamente um punhado de estrelas mantidas juntas pela gravidade. Anteriormente, pensava-se que aquele monte de estrelas tinha um buraco negro de tamanho intermediário em seu centro. Mas após uma inspeção mais aprofundada, uma equipe do Instituto de Astrofísica de Paris determinou que o aglomerado na verdade hospeda um grupo de buracos negros menores, mantendo as coisas juntas em um sistema mais difuso.

Pesquisas anteriores haviam sugerido que o núcleo do aglomerado poderia ser povoado com esses buracos negros do tamanho de uma estrela, mas este artigo vai um passo além ao medir a massa e a extensão desses objetos. A pesquisa da equipe foi publicada na semana passada na revista Astronomy and Astrophysics.

Para identificar o mistério no centro do aglomerado, os pesquisadores observaram como as estrelas perto de seu centro se moviam usando dados de dois telescópios espaciais, o telescópio espacial Hubble e o observatório Gaia da Agência Espacial Europeia.

“Encontramos evidências muito fortes de uma massa invisível no núcleo denso do aglomerado globular, mas ficamos surpresos ao descobrir que essa massa extra não é ‘pontual’”, disse o astrônomo brasileiro Eduardo Vitral, pesquisador do Instituto de Astrofísica de Paris, em um comunicado de imprensa da Nasa. Se apenas um buraco negro fosse o responsável, a massa misteriosa estaria mais concentrada. “O nosso estudo é o primeiro a fornecer a massa e a extensão do que parece ser uma coleção de buracos negros no centro de um aglomerado globular colapsado.”

Os buracos negros intermediários há muito são considerados um elo perdido na evolução dos buracos negros. Talvez menos aos olhos do público do que buracos negros supermassivos (cuja existência é comprovada) ou pequenos buracos negros primordiais (que permanecem teóricos), os intermediários ajudariam os astrônomos a entender como essas estruturas enigmáticas se desenvolvem.

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“Nossa análise indicou que as órbitas das estrelas são quase aleatórias em todo o aglomerado globular, em vez de sistematicamente circulares ou muito alongadas”, explicou Gary Mamon, também do Instituto de Astrofísica de Paris, no mesmo comunicado. Se as órbitas das estrelas fossem coordenadas, isso sugeriria um objeto massivo governante.

Em vez disso, as estrelas pareciam estar investidas em seus próprios movimentos regulares. Mamon e Vitral acreditam que isso ocorre porque resquícios estelares densos como anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros – formados quando as estrelas atingem o fim de sua vida e colapsam sobre si mesmas – se desintegraram em direção ao centro do aglomerado. Por outro lado, estrelas de menor massa se dirigiram à periferia do aglomerado.

Os pesquisadores observaram o aglomerado de estrelas usando dados do Telescópio Espacial Hubble. Imagem: Nasa

“Os autores realizaram uma análise minuciosa e as conclusões deste trabalho apresentam um desenvolvimento inesperado na busca por [buracos negros intermediários] em aglomerados globulares”, Misty Bentz, astrofísica da Georgia State University e que não é afiliada ao artigo recente, disse em um e-mail. “No entanto, existem muitas suposições que são necessárias ao se fazer estudos como este, e os resultados ainda deixam espaço para a possibilidade de um [buraco negro intermediário] neste aglomerado globular.

As ilustrações artísticas do aglomerado globular, mostradas no vídeo acima, fazem parecer que alguém perfurou o espaço-tempo com uma espingarda em escala estelar. Abismos de imensa força gravitacional surgem do aglomerado; os restos de estrelas mortas segurando seus companheiros vivos em uma rede gravitacional (ou prendendo-os, dependendo de sua perspectiva).

Não é de se surpreender que essa região contenha tantas anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros; NGC 6397 é um conjunto extremamente antigo, com idade estimada em 12,6 bilhões de anos, considerando uma margem de erro de meio bilhão, o que dá às estrelas muito tempo para completar seus ciclos de vida.

Bentz disse que o novo estudo não mostra totalmente que o aglomerado contém diversos pequenos buracos negros em vez de um maior, “mas se for esse o caso, então torna a origem dos buracos negros supermassivos ainda mais misteriosa do que já é!” Isso porque, explicou ela, “esperamos que os buracos negros supermassivos tenham crescido a partir de sementes menores. Mas o resultado deste estudo sugere que é realmente difícil fundir vários pequenos buracos negros em um aglomerado globular, porque o aglomerado globular é antigo e ainda assim os pequenos buracos negros continuam vagando individualmente, eles não se fundiram.”

Essa é uma descoberta intrigante. Embora a existência de buracos negros fosse prevista em 1916 por Albert Einstein, foi apenas dois anos atrás, em abril de 2019, que os cientistas capturaram a imagem real de um deles. Claramente, temos muito mais a aprender sobre esses objetos misteriosos.