Estrelas de aglomerado podem ter sido espalhadas por um enxame de buracos negros

Encontrar buracos negros é uma tarefa desafiadora, não apenas por serem invisíveis, mas porque nem sempre eles estão interagindo gravitacionalmente com algum outro objeto. Por isso, os astrônomos assumem que eles podem estar em qualquer lugar, mas há um tipo de local particularmente suspeito: os aglomerados de estrelas. E um deles, chamado Palomar 5, pode abrigar um verdadeiro enxame de buracos negros.

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Aglomerados estelares são estruturas muito antigas, nas quais todas as estrelas nascem juntas, formadas a partir da mesma nuvem de gás. Além disso, eles são densos, com algumas centenas de milhares de estrelas, ou até mesmo 1 milhão delas. Entretanto, o caso do Palomar 5 é curioso — ele tem estrelas separadas por vários anos-luz, espalhando-se em um fluxo estelar que se estende por 30.000 anos-luz!

Esses fluxos, criados por efeitos de marés, são como longas faixas de estrelas espalhadas para longe de suas “casas” originais. Isso acontece por causa da interação gravitacional com algum outro objeto. Por exemplo, algumas galáxias anãs se aproximam tanto de outras galáxias maiores que suas estrelas são arrancadas, formando um longo fluxo estelar, até que toda a galáxia anã seja engolida pela galáxia maior.

Quando esses fluxos ocorrem em aglomerados dentro da nossa Via Láctea, fica mais difícil saber o que causou o efeito de marés. Mas há uma hipótese muito interessante: um aglomerado estelar que teve suas estrelas arrancadas por algum objeto massivo. Para saber o que poderia ter criado esses fluxos, uma equipe de astrônomos usou o Palomar 5 como objeto de estudos, porque é o único aglomerado que tem comprovadamente um fluxo associado a ele.

A equipe usou simulações detalhadas para recriar as órbitas e evolução de cada estrela do aglomerado para ver como elas poderiam ter chegado onde estão, e incluíram buracos negros para ver se eles poderiam causar os fluxos do Palomar 5. Os resultados mostraram que uma população de buracos negros de massa estelar no aglomerado poderia ter resultado na formação que pode ser observada hoje. As interações gravitacionais das estrelas com esses buracos negros teriam lançado cada uma delas para fora do aglomerado, formando assim a trilha de estrelas.

Para que algo assim possa acontecer, no entanto, é preciso um número bem maior de buracos negros do que o previsto para um aglomerado como este, porque à medida que as estrelas são “chutadas” para fora do aglomerado, a proporção dos buracos negros em relação às estrelas aumenta. Assim, para explicar o formato atual do Palomar 5 e seu fluxo estelar, seria necessário cerca de 100 buracos negros que, juntos, representem mais de 20% da massa total do aglomerado. "Cada um deles teria uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol”, disseram os pesquisadores.

Se a simulação estiver correta, o aglomerado se dissolverá completamente em um bilhão de anos, sobrando apenas buracos negros orbitando o centro da galáxia. Isso sugere que outros aglomerados globulares provavelmente terão o mesmo destino. A hipótese faz sentido se pensarmos que uma grande parte das fusões de buracos negros binários acontece em aglomerados de estrelas como o Palomar 5, de acordo com o astrofísico Fabio Antonini, da Universidade de Cardiff, no Reino Unido. A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.

Fonte: ScienceAlert