Apesar de anos de busca por buracos negros de massa estelar – alguns com algumas dezenas de vezes a massa do Sol que se formam quando estrelas massivas explodem – não foram encontrados muitos. E, em todos esses casos, eles traem sua presença comendo matéria de uma estrela companheira, fazendo com que brilhem intensamente em raios-X.
No entanto, um candidato a buraco negro de massa estelar muito promissor foi encontrado em uma galáxia vizinha. E, embora pareça orbitar uma estrela normal, não está se alimentando, então não está emitindo raios-X. Em vez disso, está se revelando por meio de sua poderosa gravidade, lançando seu companheiro binário.
Ironicamente, este candidato a buraco negro foi encontrado por uma equipe de astrônomos conhecidos por destruir as alegações de outros astrônomos de encontrar buracos negros! Informações do portal Syfy wire.
O candidato está em um sistema estelar chamado VFTS 243. Está na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia pequena que orbita nossa Via Láctea e uma das galáxias mais próximas de nós no Universo. A estrela normal é “normal” no sentido de que, como o Sol, está fundindo hidrogênio em hélio em seu núcleo, mas na verdade é extraordinária por ser muito massiva e luminosa. É o que chamamos de uma estrela do tipo O com 25 vezes a massa do Sol e uma fritura cerebral 160.000 vezes a luminosidade do Sol. É uma besta.
É uma das dezenas de estrelas sendo monitoradas na Nebulosa da Tarântula, uma nuvem de gás ridiculamente enorme que está formando milhões de estrelas – milhões; a Nebulosa de Órion é a grande fábrica de nascimento de estrelas mais próxima de nós e está produzindo apenas algumas dezenas de estrelas. A Tarântula é um monstro.
Muitas estrelas muito massivas estão se formando nele, tornando-o um ótimo alvo para ficar de olho no que estrelas como essa fazem. Aqui é onde fica interessante: Observações cuidadosas do VFTS 243 mostram que ele está em órbita em torno de algo [link para o papel]. Isso pode ser visto tomando um espectro, quebrando sua luz em cores individuais e examinando os comprimentos de onda. O espectro sofre um desvio Doppler, com os comprimentos de onda se alongando e encurtando um pouco, e esse padrão é periódico, repetindo-se a cada 10,4 dias.
Isso é exatamente o que você espera se estiver em órbita em torno de outro objeto como uma estrela. O tamanho e a forma da órbita podem ser determinados pelo deslocamento, assim como a massa do outro objeto.
E essa é a parte divertida: as observações indicam que o segundo objeto tem uma massa de cerca de 9 vezes a do Sol. Se fosse uma estrela como o Sol, isso a tornaria muito brilhante e fácil de detectar. Mas nenhuma estrela é vista. Não há nenhuma luz vindo dele.
A única coisa conhecida que pode ser tão maciça e totalmente escura é um buraco negro.
Os astrônomos analisaram observações profundas de raios-X e não encontraram nenhum indício delas no VFTS 243, então se este é um buraco negro – e parece ser – não está recebendo nada da estrela O. Isso é realmente um pouco estranho, já que estrelas massivas têm ventos poderosos de partículas subatômicas, como o vento solar em esteróides, e se essa matéria fosse comida pelo buraco negro que normalmente produziria raios-X. No entanto, como os astrônomos apontam, essa matéria tem que se empilhar e formar um disco ao redor do buraco negro antes de cair; o disco fica extremamente quente e é isso que produz os raios X. As condições no VFTS 243 não permitem a formação de um disco, portanto, não são esperados raios-X.
A órbita da estrela e do buraco negro é bastante circular, o que é novamente um pouco surpreendente. Muitas vezes, a explosão da supernova que forma um buraco negro está fora do centro, soprando mais para um lado do que para o outro, e isso cria um chute poderoso que age como um impulso de foguete. Isso, por sua vez, tornaria a órbita mais elíptica. Como a órbita é circular, isso implica que a explosão que formou o buraco negro foi simétrica, esférica.
É bom saber disso, pois afetaria a evolução do sistema ao longo do tempo, e entender como sistemas como esse se comportam é um grande objetivo da astronomia. Detectamos ondas gravitacionais da fusão de buracos negros com bastante frequência, mas como esses sistemas se formam e como eles eventualmente se fundem ainda é um mistério. Vê-los enquanto eles ainda são jovens é uma grande ajuda. Vou notar que a estrela O é massiva o suficiente para explodir algum dia, e definitivamente formará um buraco negro. Provavelmente não por um milhão de anos ou três, mas, novamente, quanto mais entendermos esses sistemas, melhor.
E eu tive que rir quando li a lista de autores para este artigo. Kareem El-Badry é conhecido por ser alguém que examina as afirmações de outros astrônomos de encontrar buracos negros como este e mostrar que eles não estão corretos – como este e este – tanto que ele colocou um primeiro de abril tweet sobre isso alguns anos atrás:
Isso pode torná-lo cético em relação a essa afirmação. No entanto, nesses outros casos, as grandes estrelas “normais” eram, na verdade, aquelas que estavam morrendo, perdendo suas camadas externas, e isso pode confundir as observações. Neste caso, a estrela é uma estrela O clássica, sem surpresas aparentes, tornando a reivindicação do VFTS 243 muito mais sólida.
Isso o torna o buraco negro quiescente mais provável já visto em outra galáxia. E vou observar que a equipe também encontrou um caso semelhante em nossa própria galáxia com a estrela HD 130298, uma estrela da Via Láctea do tipo O a cerca de 6.000 anos-luz da Terra. Muito legal.
Encontrar buracos negros dessa maneira é difícil, porque você precisa monitorar muitas estrelas por um longo tempo e observá-las com bastante frequência porque as órbitas tendem a ser curtas. Procurar raios-X estridentes é mais fácil, mas esses sistemas provavelmente são muito raros em comparação com aqueles em que o buraco negro está orbitando silenciosamente outra estrela. E pode haver centenas de milhões desses sistemas apenas na Via Láctea! Portanto, há muito para encontrar.
