Os cientistas detectaram o primeiro buraco negro desonesto vagando pela nossa galáxia. Usando o Telescópio Espacial Hubble, a equipe não apenas detectou o objeto desonesto, mas também mediu diretamente sua massa – algo que os pesquisadores só conseguiram inferir no passado.
O buraco negro de massa estelar está localizado a cerca de 5.000 anos-luz da Terra no braço espiral Carina-Sagitário do via Láctea. Normalmente, esses objetos têm estrelas companheiras, mas este está sozinho.
Duas equipes usaram dados do Hubble para fazer a descoberta: uma equipe foi liderada por Kailash C. Sahu, astrônomo do Space Telescope Science Institute, em Baltimore, Maryland; e o outro foi chefiado por Casey Lam, da Universidade da Califórnia, Berkeley.
“Deve haver cerca de 100 milhões de buracos negros em nossa galáxia, uma grande fração dos quais deve ser isolada”, disse Kailash C. Sahu, astrônomo do Space Telescope Science Institute e líder de um dos grupos, à Live Science.. “No entanto, nenhum buraco negro isolado foi encontrado até agora.”
A equipe de Sahu determinou que o nômade celestial tem uma massa sete vezes maior que a de o sol. O buraco negro também está viajando a uma velocidade de cerca de 162.200 km/h – sugerindo que foi lançado a velocidades tremendas pelo processo que o criou.
Quando uma estrela enorme, cerca de 20 vezes mais massiva que o Sol, fica sem combustível nuclear, ela entra em colapso. Esse processo cria uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, bem como uma explosão de supernova. Se a supernova não for perfeitamente simétrica, pode dar ao remanescente estelar deixado para trás um “chute” que o envia em espiral para longe das estrelas ao redor.
“O buraco negro provavelmente recebeu um ‘chute natal’ de sua explosão de supernova. Nossa medição de massa é a primeira para um buraco negro de massa estelar isolado usando qualquer técnica”, disse Sahu.
Como os buracos negros estelares não emitem luz, os astrônomos usam uma técnica chamada microlente astrométrica ou gravitacional para encontrá-los, disse Sahu.
“Quando uma estrela ou objeto compacto – a lente – passa quase exatamente na frente de uma estrela de fundo – a fonte – a estrela de primeiro plano age como uma lente. relatividade gerala lente amplia a luz da fonte e também muda ligeiramente a posição aparente da fonte”, disse Sahu. “A deflexão de uma estrela de fundo por um buraco negro fornece um método poderoso não apenas para detectar buracos negros isolados, mas também medir suas massas.”
As deflexões são tão pequenas, no entanto, que a equipe precisou usar os dados de alta resolução do Hubble para fazer as medições, disse Sahu.”
Telescópios terrestres detectaram 30.000 eventos de microlentes até agora, e os cientistas usaram esses eventos para estudar todos os tipos de objetos como estrelas, anãs marrons e até exoplanetas. Os eventos de microlente causados por buracos negros duram mais do que aqueles causados por outros objetos, no entanto.
Nesse caso, o evento de microlente, designado MOA-11–191/OGLE-11–462, que foi usado para detectar esse buraco negro, que foi monitorado pelo Hubble por seis anos entre 2011 e 2017 – pode ser distinguido ainda mais dos efeitos de lente. de uma estrela intermediária pelo fato de que tal estrela causaria uma mudança na cor da luz da fonte de fundo. As equipes não detectaram mudanças de cor durante este evento de lente, sugerindo um buraco negro solo como a fonte.
A relatividade geral sugere que o quanto a luz é desviada depende de quanto a fonte se deforma espaço-tempo. E essa deformação é determinada pela massa do objeto. A analogia comum usada para ilustrar isso é colocar bolas de várias massas em uma folha de borracha esticada. Quanto maior a massa da bola, maior o amassado que ela faz.
Assim, medindo com precisão a quantidade de deflexão causada pelo buraco negro, a equipe chegou a uma medição de massa extremamente precisa. A imagem da estrela de fundo foi deslocada da posição que normalmente ocupa no céu quando não há nenhum objeto compacto massivo intermediário em cerca de um milissegundo de arco pelo efeito gravitacional desse buraco negro. Isso torna a medição feita pelo Hubble equivalente a medir a altura de um humano adulto deitado na superfície da lua da Terra.
“Nós também mostramos que o buraco negro é único, sem companheiro dentro de cerca de 200 unidades astronômicas (AU) [around 18.6 billion miles]”, disse Sahu. “Nossa análise não tem espaço para ser uma estrela de nêutrons.”
No entanto, a outra equipe de astrônomos determinou que o buraco negro pesava entre 1,6 e 4,4 massas solares. Este segundo grupo, portanto, não pode descartar a possibilidade de que o objeto compacto seja uma estrela de nêutrons (que é menor em massa que um buraco negro) em vez de um buraco negro.
“Por mais que queiramos dizer que é definitivamente um buraco negro, devemos relatar todas as soluções permitidas. Isso inclui tanto buracos negros de massa menor quanto possivelmente até uma estrela de nêutrons”, disse Jessica Lu, astrônoma da Universidade da Califórnia, Berkeley, que fez parte da segunda equipe de pesquisa.
Mas, se a equipe de Sahu estiver certa e este for um buraco negro, Lu disse à Live Science que isso poderia ajudar a confirmar o número desses objetos em nossa galáxia que astrônomos e cosmólogos prevêem.
“Analisamos cinco candidatos a buracos negros, mas apenas um deles é possivelmente um buraco negro”, disse ela. “Isso nos diz que nossa galáxia Via Láctea tem cerca de 100 milhões de buracos negros nele (abre em nova aba). À medida que encontramos mais buracos negros, podemos determinar o número total de buracos negros e suas outras propriedades com mais precisão.”
A nova descoberta não apenas se baseou na relatividade geral para confirmar a existência desse buraco negro solo, mas também validou a teoria da relatividade geral ou gravidade geométrica de Einstein de 1915 e o conceito de modelagem de massa e espaço-tempo curvo, disse Sahu.
“Fiquei surpreso e impressionado ao mesmo tempo, com a beleza das medidas que se encaixam no modelo”, concluiu. “As deflexões medidas se encaixam perfeitamente, então Einstein estava absolutamente certo.”
Publicado originalmente no Live Science.
Discussion about this post