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Esta impressão artística mostra um buraco negro compacto com 11 vezes a massa do Sol e a estrela com cinco massas solares que o orbita. Os dois objetos estão localizados em NGC 1850, um aglomerado de milhares de estrelas a cerca de 160 mil anos-luz de distância, na Grande Nuvem de Magalhães, um vizinho da Via Láctea. A distorção da forma da estrela se deve à forte força gravitacional exercida pelo buraco negro.
A força gravitacional do buraco negro não só distorce a forma da estrela, mas também influencia a sua órbita. Ao observar estes efeitos orbitais subtis, uma equipa de astrónomos foi capaz de inferir a presença do buraco negro, tornando-o no primeiro pequeno buraco negro fora da nossa galáxia a ser encontrado desta forma. Para esta descoberta, a equipa utilizou o instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instalado no Very Large Telescope do ESO, no Chile. Crédito: ESO/M. Kornmesser
Usando o Observatório Europeu do Sul Telescópio muito grande (ESOdo VLT), os astrónomos descobriram uma pequena buraco negro fora da via Láctea observando como ele influencia o movimento de uma estrela em sua vizinhança próxima. Esta é a primeira vez que este método de detecção é usado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa galáxia. O método pode ser a chave para desvendar buracos negros escondidos na Via Láctea e em galáxias próximas, e para ajudar a esclarecer como estes objetos misteriosos se formam e evoluem.
O buraco negro recém-descoberto foi avistado à espreita em NGC 1850, um aglomerado de milhares de estrelas a cerca de 160.000 anos-luz de distância, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea.
“Semelhante a Sherlock Holmes rastreando uma gangue criminosa por seus erros, estamos olhando para cada estrela neste aglomerado com uma lupa em uma mão, tentando encontrar alguma evidência da presença de buracos negros, mas sem vê-los diretamente”, diz Sara Saracino, do Instituto de Pesquisa em Astrofísica da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido, que liderou a pesquisa agora aceita para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “O resultado mostrado aqui representa apenas um dos criminosos procurados, mas quando você encontra um, você está no caminho certo para descobrir muitos outros, em diferentes grupos.”
Esta imagem mostra NGC1850, um aglomerado de milhares de estrelas a cerca de 160.000 anos-luz de distância, na Grande Nuvem de Magalhães, um vizinho da Via Láctea. Acredita-se que os filamentos avermelhados que rodeiam o aglomerado, feitos de vastas nuvens de hidrogénio, sejam restos de explosões de supernovas.
A imagem é uma sobreposição de observações realizadas no visível com o Very Large Telescope (VLT) do ESO e o Telescópio Espacial Hubble (HST) da NASA/ESA. O VLT capturou o amplo campo da imagem e dos filamentos, enquanto o aglomerado central foi fotografado pelo HST.
Entre muitas estrelas, este aglomerado é o lar de um buraco negro 11 vezes mais massivo que o Sol e de uma estrela com cinco massas solares que o orbita. Ao observar a órbita da estrela, uma equipa de astrónomos conseguiu inferir a presença do buraco negro, tornando-o no primeiro pequeno buraco negro fora da nossa galáxia a ser encontrado desta forma. Para esta descoberta, a equipa utilizou o instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) do VLT. Crédito: ESO, NASA/ESA/M. Romaniello
Este primeiro “criminoso” rastreado pela equipe revelou-se cerca de 11 vezes mais massivo que o nosso Sol. A arma fumegante que colocou os astrónomos no rasto deste buraco negro foi a sua influência gravitacional na estrela de cinco massas solares que o orbita.
Os astrónomos já avistaram buracos negros pequenos e de “massa estelar” noutras galáxias, captando o brilho de raios X emitido quando engolem matéria, ou do ondas gravitacionais gerados quando buracos negros colidem entre si ou com estrelas de nêutrons.
No entanto, a maioria dos buracos negros de massa estelar não revelam a sua presença através de raios X ou ondas gravitacionais. “A grande maioria só pode ser revelada de forma dinâmica”, diz Stefan Dreizler, membro da equipe da Universidade de Göttingen, na Alemanha. “Quando formam um sistema com uma estrela, afectam o seu movimento de uma forma subtil mas detectável, para que possamos localizá-los com instrumentos sofisticados.”
Este método dinâmico usado por Saracino e a sua equipa poderá permitir aos astrónomos encontrar muito mais buracos negros e ajudar a desvendar os seus mistérios. “Cada deteção que fizermos será importante para a nossa compreensão futura dos enxames estelares e dos buracos negros neles contidos”, afirma o coautor do estudo, Mark Gieles, da Universidade de Barcelona, Espanha.
A detecção em NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi encontrado num jovem aglomerado de estrelas (o aglomerado tem apenas cerca de 100 milhões de anos, um piscar de olhos em escalas astronômicas). A utilização do seu método dinâmico em enxames estelares semelhantes poderia revelar ainda mais buracos negros jovens e lançar uma nova luz sobre a forma como evoluem. Ao compará-los com buracos negros maiores e mais maduros em aglomerados mais antigos, os astrónomos seriam capazes de compreender como estes objetos crescem alimentando-se de estrelas ou fundindo-se com outros buracos negros. Além disso, mapear a demografia dos buracos negros em aglomerados estelares melhora a nossa compreensão da origem das fontes de ondas gravitacionais.
Para realizar a pesquisa, a equipe utilizou dados coletados ao longo de dois anos com o Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSA) montado no VLT do ESO, localizado no deserto chileno do Atacama. “O MUSE permitiu-nos observar áreas muito aglomeradas, como as regiões mais internas de aglomerados estelares, analisando a luz de cada estrela na vizinhança. O resultado líquido é informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com qualquer outro instrumento,” afirma o co-autor Sebastian Kamann, especialista de longa data do MUSE baseado no Instituto de Investigação em Astrofísica de Liverpool. Isto permitiu à equipa identificar uma estrela estranha cujo movimento peculiar sinalizava a presença do buraco negro. Dados do Experimento de Lentes Ópticas Gravitacionais da Universidade de Varsóvia e do NASA/ESA telescópio espacial Hubble permitiu-lhes medir a massa do buraco negro e confirmar as suas descobertas.
O telescópio VISTA do ESO revela uma imagem notável da Grande Nuvem de Magalhães, um dos nossos vizinhos galácticos mais próximos. O VISTA tem observado esta galáxia e a sua irmã, a Pequena Nuvem de Magalhães, bem como a sua vizinhança, com um detalhe sem precedentes. Esta pesquisa permite aos astrónomos observar um grande número de estrelas, abrindo novas oportunidades para estudar a evolução estelar, a dinâmica galáctica e as estrelas variáveis. Crédito: Pesquisa ESO/VMC
O Extremely Large Telescope do ESO no Chile, previsto para começar a funcionar ainda esta década, permitirá aos astrónomos encontrar ainda mais buracos negros escondidos. “O ELT irá certamente revolucionar este campo”, afirma Saracino. “Isso nos permitirá observar estrelas consideravelmente mais fracas no mesmo campo de visão, bem como procurar buracos negros em aglomerados globulares localizados a distâncias muito maiores.”
Este mapa mapeia a constelação meridional de Dorado e mostra outras estrelas nessa região do céu, a maioria das quais pode ser vista a olho nu numa noite clara e escura. NGC 1850 – um aglomerado de milhares de estrelas a cerca de 160.000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, vizinha da Via Láctea – está marcado com um círculo vermelho. Crédito: ESO, IAU e Sky & Telescope
Referência: “Um buraco negro detectado no jovem aglomerado massivo LMC NGC 1850” por S. Saracino, S. Kamann, MG Guarcello, C. Usher, N. Bastian, I. Cabrera-Ziri,
M. Gieles, S. Dreizler, GS Da Costa, T.-O. Husser e V. Hénault-Brunet, 11 de novembro de 2021, Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3159
Mais Informações
Esta pesquisa foi apresentada em um artigo que será publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
A equipe é composta por S. Saracino (Instituto de Pesquisa em Astrofísica, Liverpool John Moores University, Reino Unido (LJMU)), S. Kamann (LJMU), MG Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Itália), C. Usher (Departamento de Astronomia, Centro Oskar Klein, Universidade de Estocolmo, Estocolmo, Suécia), N. Bastian (Centro Internacional de Física de Donostia, Donostia-San Sebastián, Espanha, Fundação Basca para a Ciência, Bilbao, Espanha e LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen -Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Alemanha), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Espanha e Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Espanha), S. Dreizler (Instituto de Astrofísica, Universidade de Göttingen, Göttingen, Alemanha (GAUG)), GS Da Costa (Escola de Pesquisa de Astronomia e Astrofísica, Universidade Nacional Australiana, Camberra, Austrália), T.-O. Husser (GAUG) e V. Hénault-Brunet (Departamento de Astronomia e Física, Saint Mary's University, Halifax, Canadá).
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