Hubble resolve antigo mistério ao detectar buraco negro escondido em aglomerado de estrelas

Os aglomerados globulares são sistemas compostos por centenas de milhares a milhões de estrelas ligadas gravitacionalmente. Essas estruturas estão entre os objetos mais antigos da Via Láctea, com idades superiores a 10 bilhões de anos e orbitam o halo da galáxia.

A maior parte das estrelas presentes nesses aglomerados pertence à chamada População II, que é a segunda geração mais antiga do Universo. Entre elas, as estrelas mais massivas já morreram há bilhões de anos e como resultado, os modelos preveem que há muitos buracos negros de massa estelar no lugar.

A NASA anunciou que dados do telescópio espacial Hubble, complementados por observações do James Webb, permitiram identificar o primeiro buraco negro de massa estelar no aglomerado globular Ômega Centauri. Esse aglomerado era um mistério há décadas, pois, nenhum buraco negro estelar havia sido confirmado.

Aglomerado globular Ômega Centauri

Ômega Centauri é o maior e mais massivo aglomerado globular da Via Láctea, contendo aproximadamente 10 milhões de estrelas gravitacionalmente ligadas. Sua massa e densidade fazem dele um dos ambientes estelares mais extremos da Galáxia. Por causa disso, ele é um laboratório natural de sistemas estelares.

Os buracos negros estelares teriam se formado após a morte das estrelas mais massivas de sua população. Além disso, observações anteriores já haviam fornecido evidências da presença de um possível buraco negro de massa intermediária em seu núcleo. No entanto, até agora, nenhum buraco negro de massa estelar havia sido identificado.

Buracos negros desaparecidos

A presença de buracos negros de massa estelar em aglomerados globulares como Ômega Centauri é uma consequência natural da evolução estelar. Esses sistemas se formaram há mais de 10 bilhões de anos e continham estrelas com diferentes massas e as mais massivas terminaram suas vidas como buracos negros.

Modelos de evolução estelar e simulações dinâmicas indicam que uma fração desses buracos negros pode permanecer gravitacionalmente ligada ao aglomerado. Embora alguns sejam ejetados devido às interações gravitacionais entre estrelas, espera-se que uma população residual sobreviva.

Descoberta pelo Hubble

Essa nova descoberta foi divulgada pela NASA e foi possível por meio de uma técnica que mede com precisão o movimento das estrelas ao longo do tempo. Os pesquisadores combinaram mais de 20 anos de observações do Hubble com dados mais recentes do James Webb.

As novas medições permitiram descartar a hipótese proposta em estudos anteriores de que o objeto invisível fosse uma estrela de nêutrons. Foi possível calcular que o buraco negro observado tem cerca de 4,46 massas solares. Batizado de oMEGACat BH-2, ele se tornou o primeiro buraco negro de massa estelar confirmado em Ômega Centauri.

oMEGACat BH-2

O buraco negro faz parte de um sistema binário com uma estrela de cerca de 0,78 massa solar. A trajetória da estrela foi reconstruída a partir de mais de duas décadas de observações. Os dados mostraram que ela completa uma volta ao redor do buraco negro a cada 94 anos.

As propriedades orbitais indicam que esse sistema provavelmente não se formou junto, mas surgiu posteriormente por captura gravitacional. Os pesquisadores estimam que o sistema sobreviverá por menos de 1 bilhão de anos antes de ser desfeito por novas interações, um intervalo muito menor que os cerca de 12 bilhões de anos de idade de Ômega Centauri.