Telescópio Roman poderá encontrar muitos buracos negros de massa estelar

Por Daniele Cavalcante | 15 de Abril de 2021 às 11h50
Aaron M. Geller/Northwestern University/CIERA

Desde a descoberta do Cygnus X-1, o primeiro buraco negro encontrado pela humanidade, os astrônomos já detectaram muitos outros, e sabem até mesmo que no coração de cada galáxia deve existir um buraco negro supermassivo. Entretanto, alguns deles são realmente difíceis de detectar — os solitários de massa solar. Contudo, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, poderá resolver esse problema quando estiver em operação.

São muitas as dificuldades em detectar buracos negros solitários, e a mais óbvia delas é que esses objetos são invisíveis. Para escapar do horizonte de eventos desses objetos, é preciso superar a velocidade da luz, e os fótons — partículas mediadoras do espectro eletromagnético e, portanto, da luz — não são capazes de fazer isso. Para que possamos ver os objetos, é necessário que os fótons cheguem até eles e sejam refletidos, vindo até nós. Em um buraco negro, eles ficam “presos” para sempre.

Então, os astrônomos contam com outras técnicas para identificar buracos negros, como buscar por estrelas que possuem companheiros invisíveis e emissores de raios-X. É que muitas vezes, as estrelas são sistemas binários, ou seja, vivem pertinho de outra estrela, ambas orbitando entre si. Quando uma delas se transforma em buraco negro, este objeto passa a se alimentar de matéria da estrela que restou e, nesse processo, há emissão de raios-X que podem ser detectados pelos astrônomos.

Esse esquema ilustra como funciona o efeito de lente gravitacional (Imagem: Reprodução/NASA)

Contudo, esse método é inútil na busca por buracos negros solitários, ou seja, aqueles que vivem sozinhos, sem nenhuma estrela ou quaisquer outros objetos por perto para se alimentar. Eles não possuem um disco de acreção ao seu redor porque não há matéria para ser capturada pela sua gravidade. Não emitem jatos relativísticos e não podem ser detectados pelo método de trânsito, pois não orbitam uma estrela. Ainda assim, estão por aí, provavelmente aos milhares, esperando para serem encontrados.

Através do telescópio Roman, os astrônomos esperam que a história seja diferente, porque este telescópio orbital usará uma técnica que aproveita as microlentes gravitacionais para descobrir planetas além do nosso Sistema Solar. Quando um objeto massivo (pode ser uma estrela, ou mesmo uma galáxia, mas vamos chama-lo de “Objeto L”, para facilitar) passa na frente de uma estrela bem mais distante de nosso ponto de vista, a luz dessa estrela distante se dobra ao viajar através do espaço-tempo ao redor do Objeto L. Essa curvatura da luz acontece por causa da gravidade do próprio Objeto L — esse efeito é chamado de lente gravitacional.

Uma lente gravitacional funciona mais ou menos como a lente de óculos, só que em escala cósmica. Além de fazer com que uma estrela muito mais distante tenha sua luz ampliada, o Objeto L pode o espaço-tempo com tanta intensidade que altera visivelmente a localização aparente da estrela distante. Mas para isso, o Objeto L precisa ser muito denso, como um buraco negro. Essa mudança aparente de posição da luz de fundo é chamada de microlente astrométrica, e é bem sutil, mas com a alta resolução do Roman, os astrônomos serão capazes de detectá-lo.

Se uma microlente astrométrica for encontrada, é bastante provável que se trate de um buraco negro passando em frente a uma estrela distante. Os astrônomos serão capazes então de determinar a massa do objeto, a distância e seu movimento através da galáxia. O problema é que os sinais de microlente são muito raros — os astrônomos precisam monitorar centenas de milhões de estrelas por longos períodos para encontrar um deles. Mas a posição privilegiada do Roman no espaço e seu enorme campo de visão fornecerão aos cientistas uma ótima oportunidade de procurar esse fenômeno óptico que denuncia a presente de buracos negros.

Isso significa que o telescópio da NASA poderá finalmente encontrar a população de buracos negros solitários de massa estelar, e quem sabe até mesmo os de massa intermediária, uma categoria que ainda intriga os astrônomos por serem extremamente difíceis de localizar. Por enquanto, os pesquisadores encontraram apenas buracos negros de massa estelar com cerca de 10 massas solares ou mais. Contudo, eles esperam encontrar uma boa quantidade de buracos negros a partir de três massas solares e até 80 vezes a massa do Sol.

Fonte: NASA

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