Podemos ter visto um raro buraco negro de “elo perdido” em nosso próprio quintal celestial: ScienceAlert

Uma fera se esconde no coração de uma bola de estrelas à deriva pela Via Láctea.

A cerca de 6.000 anos-luz de distância, o aglomerado globular chamado Messier 4 parece se agrupar em torno de um buraco negro com cerca de 800 vezes a massa do nosso Sol.

Não é um peso pena, mas também não é um colosso. Na verdade, o objeto cai em uma faixa de massa média que raramente é vista, entre as menores buracos negros e chonkers supermassivos.

Até agora, nossas únicas detecções desses buracos negros intermediários foram indiretas e inconclusivas, e esta não é exceção.

No entanto, é um dos melhores candidatos até agora e próximo o suficiente para que um estudo de acompanhamento possa ser realizado com relativa facilidade. Isso poderia nos ajudar a finalmente encontrar um desses objetos indescritíveis e resolver um dos mistérios mais desconcertantes dos buracos negros.

“A ciência raramente é sobre descobrir algo novo em um único momento” diz o astrônomo Timo Prusti da Agência Espacial Europeia. “Trata-se de chegar a uma conclusão passo a passo, e isso pode ser um passo em direção à certeza de que existem buracos negros de massa intermediária”.

Identificamos um grande número de buracos negros no universo, e há algo muito estranho sua distribuição em massa. Existem duas populações distintas: buracos negros de massa estelar, que chegam a ter cerca de 100 vezes a massa do Sol; e buracos negros supermassivos, que ficam no coração das galáxias e abrangem milhões a bilhões de sóis.

Entre essas duas faixas de massa está… muito, na verdade não muito. Isso representa um grande mistério, a saber: por que diabos não? Não existem buracos negros de massa intermediária por aí? Ou eles estão por aí e simplesmente não conseguimos identificá-los por algum motivo?

Sabemos como os buracos negros de massa estelar são formados – o colapso do núcleo de estrelas massivas e a fusão desses objetos. Mas não temos tanta certeza disso Formação de buracos negros supermassivos. Eles crescem a partir de fusões sucessivas de buracos negros menores ou sugam material e crescem em tamanho?

Buracos negros de massa intermediária seriam uma indicação de que eles começam pequenos e podem crescer com o tempo. Certamente faria muito sentido, mas a falta deles é um impedimento bastante eficaz para essa ideia.

Um possível local Onde esses buracos negros podem estar à espreita estão no coração dos aglomerados globulares. Estes são aglomerados incrivelmente densos e notavelmente esféricos de cerca de 100.000 a cerca de um milhão de estrelas, formados principalmente simultaneamente a partir da mesma nuvem de gás. Estudos anteriores focados em aglomerados globulares encontraram altas concentrações de massa em seus centros, consistentes com as faixas de massa de buracos negros de massa intermediária.

Messier 4 é o aglomerado globular mais próximo da Terra. Uma equipe de pesquisadores, liderada pelo astrônomo Eduardo Vitral do Space Telescope Science Institute, usou dois poderosos telescópios espaciais, Hubble e Gaia, para estudar as estrelas dentro. Eles rastrearam os movimentos de cerca de 6.000 estrelas no aglomerado estelar para ver se podiam vincular esses movimentos a órbitas em torno de uma massa pequena e densa.

Normalmente, não podemos ver buracos negros, a menos que estejam acumulando matéria ativamente, mas essas órbitas seriam uma pista bastante confiável. E seus cálculos chegaram a algo com uma massa de cerca de 800 massas solares. Embora não esteja claro o que pode ser.

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“Usando os dados mais recentes do Gaia e do Hubble, não foi possível distinguir entre uma população escura de remanescentes estelares e uma única fonte pontual maior.” Vitral diz. “Portanto, uma das teorias possíveis é que essa massa escura não poderia ser um monte de pequenos objetos escuros individuais, mas um buraco negro de tamanho médio.”

Para diminuir o número, a equipe modelou e removeu estrelas para ver como isso muda a forma da massa. A remoção de uma estrela em movimento particularmente rápido espalha sua massa por uma distância maior, como você pode ver em um enxame de buracos negros menores e estrelas de nêutrons. A modelagem posterior mostrou que a massa não está distribuída em uma área grande o suficiente para formar tal enxame.

Além disso, um enxame de buracos negros estaria tão próximo que praticamente faria uma bagunça. As interações gravitacionais fariam as estrelas voarem para fora do aglomerado, manchando-o caótico sobre o céu. Podemos já ter visto os efeitos disso em um Aglomerado estelar chamado Palomar 5.

“Estamos confiantes de que temos uma região muito pequena com muita massa concentrada. É cerca de três vezes menor do que a massa escura mais densa que encontramos anteriormente em outros aglomerados globulares.” Vitral diz.

“Embora não possamos confirmar totalmente que é um ponto central de gravidade, podemos mostrar que é muito pequeno. É muito pequeno para explicarmos de outra forma que não seja um único buraco negro. Alternativamente, também pode haver uma estrela.” Mecanismo que simplesmente não conhecemos, pelo menos não na física atual.”

Salvo nova física ou estrelas invisíveis, um buraco negro de massa média atualmente parece a explicação mais provável. No entanto, uma população de buracos negros menores ainda é uma explicação realista. Os pesquisadores recomendam mais observações do aglomerado de estrelas usando o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb para melhor restringir os movimentos das estrelas dentro dele.

Os resultados foram publicados em Boletins Mensais da Royal Astronomical Society.

By Gabriel Ana

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