Os astrônomos descobriram um buraco negro de massa estelar com cerca de 7 vezes a massa do Sol – mas, de acordo com os modelos atuais de evolução estelar, seu tamanho é impossível, pelo menos na Via Láctea.
A composição química das estrelas mais massivas da nossa galáxia sugere que elas perdem a maior parte de sua massa no final de suas vidas por meio de explosões e ventos estelares poderosos, antes que o núcleo da estrela desmorone em um buraco negro.
Espera-se que as estrelas pesadas na faixa de massa que possam produzir um buraco negro terminem suas vidas no que é chamado de supernova de instabilidade de pares que oblitera completamente o núcleo estelar. Os astrônomos estão coçando a cabeça tentando descobrir como o buraco negro – chamado LB-1 – ficou tão pesado.
“Buracos negros dessa massa nem deveriam existir em nossa galáxia, de acordo com a maioria dos modelos atuais de evolução estelar”, disse o astrônomo Jifeng Liu, do Observatório Astronômico Nacional da China.
“O LB-1 é duas vezes mais massivo do que pensávamos possível. Agora os teóricos terão que assumir o desafio de explicar sua formação”.
O método pelo qual o buraco negro foi detectado foi realmente inteligente.
Os buracos negros, a menos que estejam ativamente acumulando matéria, um processo que brilha em vários comprimentos de onda em todo o espectro, são literalmente invisíveis. Eles não emitem radiação que possamos detectar – sem luz, sem ondas de rádio, sem raios-X, zíper, zilch. Mas isso não significa que não temos nada em nosso kit de ferramentas de detecção.
Em 1783, o cientista inglês John Michell (a primeira pessoa a propor a existência de buracos negros) sugeriu que os buracos negros podem ser detectados se forem orbitados por algo que emite luz – como uma estrela companheira – que seria puxada ao redor do centro de gravidade mútuo resultante do sistema binário.
Agora é conhecido como método de velocidade radial e é uma das principais maneiras pelas quais procuramos e confirmamos a existência de exoplanetas difíceis de ver, pois exercem uma pequena influência gravitacional em suas estrelas. E também pode ser usado para encontrar outras coisas invisíveis – como buracos negros.
Liu e seus colegas estavam usando o Telescópio Espectroscópico de Fibra de Grande Objeto e Área Múltipla de Céu (LAMOST) na China para procurar por essas estrelas bambas e foram atingidos por uma estrela gigante azul.
Mas foram necessárias observações de acompanhamento usando o poderoso Gran Telescopio Canarias na Espanha e o Observatório Keck nos EUA para revelar a natureza incrível do que os cientistas descobriram.
A estrela, com cerca de 35 milhões de anos e com cerca de sete vezes a massa do Sol, orbita o buraco negro a cada 79 dias, no que os pesquisadores chamaram de órbita “surpreendentemente circular”.
Foi detectado outro buraco negro – ele foi criado como resultado de uma colisão entre dois buracos negros em um par binário – GW150914, a primeira detecção direta de ondas gravitacionais já feita por humanos. Não está na Via Láctea, mas oferece uma maneira de formar um buraco negro.
Mas o recém-descoberto LB-1 ainda tem seu companheiro binário. Um cenário pode ser que o LB-1 se formou a partir da colisão de dois buracos negros e depois capturou a estrela mais tarde – mas a órbita circular de seu companheiro causa um problema aqui. Uma captura produziria uma órbita elíptica altamente excêntrica. O tempo poderia suavizar essa órbita, mas levaria mais tempo que a idade da estrela.
Uma possibilidade, no entanto, poderia ser uma supernova substituta, na qual o material ejetado da estrela moribunda cai imediatamente de volta nela, resultando na formação direta de um buraco negro. Teoricamente, isso é possível sob certas condições, mas nenhuma evidência direta existe atualmente.
Talvez o LB-1, observaram os pesquisadores em seu trabalho, possa ser essa evidência direta.
Seja como for, o LB-1 tornou-se subitamente um dos objetos mais interessantes da Via Láctea, e é provável que ocorra uma enxurrada de observações subsequentes.
“Essa descoberta nos obriga a reexaminar nossos modelos de como os buracos negros de massa estelar se formam”, disse o diretor do LIGO, David Reitze, da Universidade da Flórida, que não participou da pesquisa.
“Este resultado notável, juntamente com as detecções LIGO-Virgo de colisões binárias de buracos negros nos últimos quatro anos, realmente apontam para um renascimento em nossa compreensão da astrofísica dos buracos negros”.
A pesquisa foi publicada na Nature.
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