A morte desta estrela revela detalhes estranhos sobre buraco negro intermediário

Atualmente, os astrônomos têm um catálogo considerável de buracos negros já descobertos, tanto supermassivos quando de massa estelar, mas ainda não há nenhuma confirmação sobre a existência de buracos negros de massa intermediária. No entanto, um novo estudo pode mudar o cenário e fornecer dados importantes sobre a primeira detecção de um objeto dessa categoria.

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Buracos negros intermediários são aqueles mais massivos que qualquer estrela existente no universo, mas menores que os supermassivos. Eles são considerados o “elo perdido” da evolução dos buracos negros, principalmente porque alguns cientistas cogitam que eles sejam as “sementes” que, após se alimentar por alguns milhões de anos, evoluem para supermassivos. Por isso, encontrar um deles é uma das principais metas dos especialistas no assunto.

O novo estudo analisa dados coletados sobre um fenômeno já conhecido e reúne informações que podem restringir as características de um buraco negro intermediário. O evento em questão é o 3XMM J215022.4-055108 (apelidaremos de J215022, para facilitar), detectado em 2006, mas os equipamentos anteriores ao telescópio Hubble o enxergaram apenas como uma explosão estranha de raios-X, sem deixar claro se ela ocorreu dentro ou fora da nossa galáxia.

Os pesquisadores batizaram essa fonte de raios-X como J215022 e cogitaram que se tratava de uma estrela sendo despedaçada após chegar muito perto de um objeto compacto gravitacionalmente poderoso. Estudos do ano passado com dados do Hubble estimaram que este objeto seria um buraco negro com mais de 50 mil vezes a massa do Sol — bem maior do que os buracos negros de massa estelar, mas menor do que os supermassivos. Além disso, descobriram que ele está localizado em um aglomerado massivo de estrelas, a cerca de 750 milhões de anos-luz de distância.

Agora, o novo estudo utiliza uma série de dados coletados pelos telescópios espaciais de raios-X XMM-Newton e Chandra ao longo de 12 anos para observar a estrela ser dilacerada. Essas informações são o suficiente para determinar algumas características do suposto buraco negro, tais como a massa e o spin (rotação). Assim, a equipe concluiu que o J215022 tem 22 mil massas solares e cerca de 80% do spin máximo. Embora esse resultado seja um pouco diferente do estudo de 2020, ainda coloca o destruidor de estrelas na faixa dos buracos negros intermediários.

Mas o que realmente parece estranho na nova pesquisa é o spin. É que este valor é elevado demais para buracos negros formados através da fusão de dois buracos menores e muito alto para um buraco negro que cresceu se alimentando de matéria continuamente. Além disso, o spin calculado é pequeno demais para um buraco negro que ganho massa alimentando-se de um fluxo constante de gás. Então, fica a pergunta: como este suposto buraco negro de massa intermediária se formou?

No caso de buracos negros de massa estelar, os cientistas sabem que a formação ocorre através do colapso de uma estrela mais massiva que o Sol, mas não existem estrelas com 22 mil massas solares. O spin do J215022 também descarta os modelos de evolução através do acúmulo de matéria. Então, sobram duas principais hipóteses: uma série de colisões descontroladas de estrelas ou o colapso direto de uma grande nuvem de gás.

Agora, os pesquisadores planejam buscar outros candidatos a buracos negros intermediários, o que poderia ser feito através do telescópio de raios-X eROSITA, lançado em 2019. No entanto, para determinar características como o spin desses objetos, os astrônomos precisarão de outros instrumentos, que possam ser apontados para os alvos encontrados pelo eROSITA e observá-los por longos períodos.

O estudo foi publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: Sky & Telescope