Buraco negro “elo perdido” é descoberto em sistema binário atípico

Os astrónomos fizeram uma descoberta surpreendente ao identificar um buraco negro de massa estelar orbitando uma estrela gigante vermelha num sistema binário localizado a cerca de 5.800 anos-luz da Terra.

Publicado este mês na revista Astronomia da Naturezaa descoberta é particularmente emocionante porque o buraco negro em questão pertence à categoria dos chamados “elos perdidos”.

A massa do buraco negro recém-descoberto é estimada entre 3,1 e 4,4 vezes a do Sol. A existência destes monstros cósmicos mais leves foi prevista, mas raramente foram detectados. O sistema G3425 é composto por uma estrela gigante vermelha e um buraco negro.

As gigantes vermelhas formam-se quando as estrelas esgotam o seu combustível hidrogénio e expandem as suas camadas exteriores. Isso resulta em um aumento significativo no tamanho, atingindo até 100 vezes o diâmetro original. O Sol, por exemplo, se transformará em uma gigante vermelha em cerca de cinco bilhões de anos, mas não terá um buraco negro como companheiro.

Buraco negro está entre os mais leves já detectados

Liderada por Wang Song, do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências (NAOC), a equipe de cientistas utilizou dados do telescópio LAMOST e do telescópio espacial Gaia, que mede com precisão as posições de bilhões de estrelas, o que permitiu aos pesquisadores observar o efeito gravitacional do buraco negro na gigante vermelha.

Em entrevista ao site Espaço.comSong destacou a importância desta descoberta. “Este buraco negro enquadra-se na lacuna de massa, sendo um dos mais leves já encontrados”, disse ele, acrescentando que buracos negros de baixa massa podem formar-se e sobreviver a uma explosão de supernova.

Supernovas são explosões poderosas que ocorrem quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas, deixando para trás um buraco negro ou estrela de nêutrons. Por sua vez, os buracos negros são objetos tão compactos que nem mesmo a luz consegue escapar da sua gravidade, tornando-os diretamente invisíveis. No entanto, a sua presença pode ser inferida a partir do impacto gravitacional que exercem sobre objetos próximos, como estrelas companheiras.

Existem diferentes categorias de buracos negros. Os mais poderosos são os buracos negros supermassivos, encontrados nos centros de grandes galáxias, com massas que podem atingir bilhões de vezes a do Sol. Buracos negros de massa estelar, como o do sistema G3425, surgem quando estrelas com pelo menos oito vezes a massa do Sol esgotam a sua capacidade de fusão nuclear e colapsam sob a sua própria gravidade.

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Embora os astrônomos tenham identificado dezenas de buracos negros de massa estelar nos últimos 60 anos, com cinco a 25 massas solares, a descoberta de exemplos com massas entre três e cinco vezes a do Sol é rara.

As teorias que explicam como estes objetos se formam afirmam que, depois de uma estrela perder a maior parte da sua massa numa explosão de supernova, que marca o triunfo da gravidade, aquelas com cerca de três vezes a massa do Sol ainda deverão ser capazes de se formar. transformar-se em buracos negros de massa estelar. Portanto, a questão que se coloca é: onde estão os buracos negros que possuem entre três e cinco massas solares?

Uma hipótese é que estes buracos negros de menor massa sejam “expulsos” durante a explosão da supernova, dificultando a sua detecção.

Órbita circular do sistema binário intriga cientistas

Outro aspecto intrigante da descoberta envolve a órbita do sistema G3425. O buraco negro e a estrela gigante vermelha orbitam entre si durante um período de 880 dias, com uma órbita praticamente circular.

Isto desafia as teorias atuais de formação binária, que esperam órbitas mais excêntricas devido à explosão da supernova que deu origem ao buraco negro. De acordo com Song, a ampla órbita circular deste binário é uma surpresa. “A ampla órbita circular deste binário, especialmente envolvendo um buraco negro de baixa massa, apresenta um desafio significativo.”

Esta descoberta não só desafia as teorias sobre a evolução binária e as supernovas, como também fornece uma nova perspectiva sobre como os buracos negros de baixa massa podem formar-se e sobreviver.

Além disso, a descoberta demonstra que é possível detectar estes objetos invisíveis pelo efeito que têm nas suas companheiras estelares. Isto abre caminho para mais descobertas no futuro e para a compreensão da evolução dos sistemas binários.