Astrônomos encontram vários buracos negros em um aglomerado globular de estrelas

Embora não possamos ver os buracos negros diretamente, é possível saber muitas coisas sobre eles com técnicas relativamente simples, como observar as interações gravitacionais com outros corpos, por exemplo. Mas algumas teorias sobre eles ainda não foram comprovadas. Um exemplo disso é a existência dos buracos negros intermediários, que há muito se procura sem muito sucesso em encontrar algum de fato — mas isso pode estar prestes a mudar.

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Há diferentes “tamanhos” de buracos negros. Na verdade, a medida utilizada para mensurá-los e classificá-los é por quantidade de massa, pois os buracos negros em si são tão pequenos que podemos nos referir a eles como um ponto no espaço-tempo. Os astrônomos já sabem que existem aqueles que possuem cerca de duas vezes a massa do nosso Sol, que são os pequenos, e outros com mais de um bilhão de massas solares, que são os supermassivos. No meio do caminho, há os intermediários.

Os intermediários são difíceis de se encontrar, embora haja alguns candidatos, como é o caso do objeto GW190521, que pode ser um buraco negro 142 massas solares, mas não há certeza sobre isso. Alguns astrônomos seguem na busca, e uma equipe decidiu procurar no centro do aglomerado globular NGC 6397, um grupo altamente massivo de estrelas organizadas em uma espécie de esfera. Só que ao observar atentamente a órbita dessas estrelas, tiveram uma surpresa: encontraram sinais da existência de não apenas um, mas um aglomerado de buracos negros.

Este aglomerado globular é muito antigo e também um dos mais próximos de nós, localizado a apenas 7.800 anos-luz de distância. Para detectar um buraco negro ali, os pesquisadores usaram a velocidade das estrelas do aglomerado, o que permite descobrir a distribuição da massa total do objeto, ou seja, a massa das estrelas visíveis e de quaisquer objetos que estivessem escondidos entre elas. Com dados coletados pelo telescópio Hubble ao longo de vários anos, eles também obtiveram medições precisas do núcleo do objeto, o que é essencial para o estudo. Quanto maior massa em uma região, mais rápido as estrelas giram ao seu redor.

Com esses dados em mãos, a equipe encontrou “evidências muito fortes de uma massa invisível no núcleo denso do aglomerado globular”, de acordo com Eduardo Vitral, um dos autores do estudo. No início, eles pensaram que se tratava de um buraco negro intermediário, mas logo veio a surpresa ao descobrir que essa massa não é “pontual”. As órbitas das estrelas são quase aleatórias em todo o aglomerado globular, de acordo com a equipe. Se fosse o caso de um único buraco negro supermassivo, elas fariam um trajeto “sistematicamente circular ou muito alongado”.

A conclusão dos astrônomos é de que o objeto invisível que exerce sua influência gravitacional de modo que as estrelas se movem de modo desordenado só poderia ser algo formado a partir de restos de estrelas massivas — como anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros. Objetos massivos tendem a migrar para o centro do aglomerado devido às interações gravitacionais com estrelas próximas de menor massa, enquanato essas últimas são impulsionadas para o lado mais externo do aglomerado.

Embora dois outros estudos recentes sugeriam que buracos negros de massa estelar poderiam habitar no coração dos aglomerados globulares, essa pesquisa foi a primeira a “fornecer a massa e a extensão do que parece ser uma coleção de buracos negros no centro de um aglomerado globular colapsado”. Um aglomerado colapsado é quando o núcleo do agrupamento esférico de estrelas tem uma densidade maior do que o normal, com uma quantidade enorme de estrelas.

Esse estudo também fornece uma implicação interessante: com um núcleo denso e compacto, é possível que aglomerados globulares como esse poderia hospedar fusões de buracos negros, o que acarretaria ondas gravitacionais. Essas ondas poderiam ser detectados por instrumentos sensíveis como o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). O artigo foi publicado na Astronomy & Astrophysics.

Fonte: NASA/ESA