Estrelas indicam buraco negro incomum em nossa galáxia.

Ao vasculhar duas décadas e meia de imagens dos arquivos do Telescópio Espacial Hubble, os astrofísicos podem ter descoberto evidências de um buraco negro próximo que poderia ser pelo menos 8.200 vezes mais massivo que o Sol.

Se mais estudos puderem confirmar os resultados, o objeto será o segundo maior buraco negro encontrado na nossa galáxia. Poderia também ser o mais forte candidato a um buraco negro intermédio - um objecto na enigmática "terra de ninguém" entre os buracos negros "supermassivos" que se pensa estarem no centro da maioria das galáxias e outros muito mais pequenos que pesam tanto como uma única grande estrela.

Estrelas em movimento rápido

O astrofísico Maximilian Häberle, do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, e seus colaboradores examinaram mais de 500 imagens de ω Centauri, um aglomerado estelar denso com 10 milhões de estrelas a cerca de 18.000 anos-luz (5,43 quiloparsecs) do sistema solar. As imagens foram tiradas principalmente para calibrar os instrumentos do Telescópio Hubble ao longo dos anos.

A equipe juntou as imagens para reconstruir o movimento de mais de 150 mil estrelas no aglomerado. A maioria das estrelas moveu-se conforme previsto pelos modelos teóricos, diz Häberle. “Mas houve alguns que se moveram mais rápido.” Sete estrelas, todas perto do centro de ω Centauri, moviam-se demasiado depressa para serem sustentadas apenas pela gravidade do aglomerado.

Isto sugere que as estrelas foram aceleradas pela atração gravitacional de um objeto massivo, como um buraco negro. Pelas velocidades das estrelas, teria que pesar pelo menos 8.200 massas solares, mas poderia pesar até 50.000 sóis. “Não sabíamos de antemão se o encontraríamos ou não”, diz Häberle. “Foi um pouco arriscado e não teríamos conseguido encontrar nada.”

“É uma experiência difícil”, e a evidência da existência de um buraco negro “ainda está muito longe de ser conclusiva”, diz Gerry Gilmore, astrofísico da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. Em particular, os dados ainda não mostram quaisquer sinais de trajetórias orbitando umas às outras como esperado de um objeto massivo, como seria o caso de estrelas orbitando um objeto massivo. No caso de Sagitário A*, o buraco negro com 4,3 milhões de massa solar no centro da Via Láctea, Anos de observação encontraram evidências irrefutáveis ​​de tais caminhos curvos – uma para os dois principais pesquisadores em 2020 Prêmio Nobel recebido. O Telescópio Espacial Gaia também descobriu alguns buracos negros adormecidos em forma de estrela devido ao movimento de uma única estrela companheira. ².

A maioria dos buracos negros foi descoberta nas últimas cinco décadas usando radiação como raios X ou ondas de rádio ³produzido por gás superaquecido espiralando para dentro do buraco. O primeiro indício da existência de Sagitário A* foi na verdade uma fonte fria de rádio – embora não muito brilhante. Mas nenhuma dessas emissões foi encontrada em ω Centauri.

Pesos médios enigmáticos

A massa do objeto candidato em ω Centauri o colocaria claramente na faixa dos buracos negros intermediários, geralmente entre 100 e 100.000 massas solares. Até agora, a única evidência sólida de buracos negros nesta área vem da detecção de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de dois buracos negros. Um desses eventos observado em 2019, teria criado um objeto com cerca de 150 massas solares.

A busca por buracos negros de tamanho médio tem uma longa história de afirmações que mais tarde são desmentidas. Os astrofísicos há muito suspeitam que algumas fontes de raios X “ultraluminosos” poderiam ser buracos negros deste tamanho. Mas foi agora demonstrado que a maioria destas candidatas são estrelas de neutrões, que brilham de forma invulgarmente intensa ao absorver material sobreaquecido de uma estrela companheira. "Estes estão provavelmente associados a sistemas binários jovens 'normais'", diz Giuseppina Fabbiano, astrofísica do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica em Cambridge, Massachusetts.

Restam grandes questões - incluindo como é que alguns buracos negros se tornam supermassivos e se são o resultado de múltiplas fusões, começando em buracos negros estelares e continuando através de massas intermédias como a do candidato em ω Centauri.

A equipa está agora a planear estudos de acompanhamento com o Telescópio Espacial James Webb, diz Häberle. Embora os dados do Hubble mostrem apenas como as estrelas se movem no campo de visão, os espectros das estrelas mostrarão como elas se movem ao longo da linha de visão, permitindo aos astrónomos reconstruir as suas velocidades em 3D completo.