Caçadores de buracos negros batem novo recorde de distância

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/01/2010

O objeto encontra-se em interação com uma estrela que, em pouco tempo, dará origem ela própria a um novo buraco negro. Finalmente, esses dois buracos negros poderão se fundir.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Utilizando o Very Large Telescope, no Chile, astrônomos detectaram, numa outra galáxia, o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje.

Com uma massa de cerca de quinze vezes a massa do Sol, este é também o segundo buraco negro mais maciço conhecido até hoje.

O objeto encontra-se em interação com uma estrela que, em pouco tempo, dará origem ela própria a um novo buraco negro.

Buracos negros estelares

Os buracos negros estelares são os restos finais, extremamente densos, que resultam do colapso de estrelas de grande massa.

Estes buracos negros têm massas que vão até cerca de vinte vezes a massa solar, em oposição aos buracos negros super massivos, que se observam no centro da maioria das galáxias, os quais apresentam massas compreendidas entre um milhão e um bilhão de vezes a massa do Sol.

Até hoje já foram encontrados cerca de 20 buracos negros estelares. Aqueles encontrados na Via Láctea possuem até cerca de dez vezes a massa do Sol, considerados muito grandes.

Grupo Local

No entanto, fora da nossa Galáxia, eles poderiam ser considerados jogadores de segunda categoria, já que os astrônomos descobriram outro buraco negro com uma massa superior a quinze vezes a massa solar. Este, que acaba de ser anunciado, é um dos três objetos deste tipo encontrados até agora.

O novo buraco negro descoberto encontra-se numa galáxia espiral chamada NGC 300, situada a cerca de seis milhões de anos-luz de distância.

"Este é o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje para o qual foi possível calcular a massa. É também o primeiro que observamos fora da nossa vizinhança galáctica, o Grupo Local," diz Paul Crowther, professor de astrofísica na Universidade de Sheffield e autor principal do artigo que relata a descoberta.

Estrela Wolf-Rayet

O buraco negro tem uma interessante companheira, uma estrela Wolf-Rayet, também ela com uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol.

As estrelas Wolf-Rayet encontram-se no final das suas vidas e expelem a maior parte das suas camadas exteriores para o meio interestelar, antes de explodirem sob a forma de supernovas, quando seus núcleos implodem, dando origem a buracos negros - veja Explosão de supernova poderia ameaçar vida na Terra.

Fontes de raios X

Em 2007, um instrumento de raios X a bordo do observatório Swift, da NASA, fez uma varredura das vizinhanças da maior fonte de raios X encontrada na NGC 300, a qual tinha sido descoberta anteriormente pelo observatório de raios X XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia.

"Captamos uma emissão de raios X periódica e extremamente intensa, um sinal de que provavelmente um buraco negro se encontrava na região," explica Stefania Carpano, membro da equipe da ESA.

Graças às novas observações obtidas pelo instrumento FORS2, montado no Very Large Telescope, os astrônomos puderam confirmaram essa hipótese.

Valsa diabólica

Os novos dados mostram que o buraco negro e a estrela Wolf-Rayet dançam em volta um do outro numa valsa diabólica, com um período de cerca de 32 horas.

Os astrônomos descobriram também que o buraco negro está arrancando matéria sua companheira da dança à medida que os dois orbitam em torno um do outro.

"São realmente um "casal muito íntimo", diz o colaborador Robin Barnard. "Como é que um sistema tão fortemente ligado se criou ainda é um mistério."

Química das estrelas

Apenas um outro sistema deste tipo foi previamente observado. No entanto, sistemas contendo um buraco negro e uma estrela companheira não são desconhecidos dos astrônomos. Baseados nestes sistemas, os astrônomos deduziram uma ligação entre a massa do buraco negro e a química galáctica.

"Observamos que a maioria dos buracos negros tendem a ser descobertos em galáxias pequenas, que contêm menos elementos químicos "pesados", diz Crowther. "Galáxias maiores, mais ricas nestes elementos pesados, tais como a Via Láctea, conseguem produzir apenas buracos negros de menor massa."

Em astronomia definem-se elementos químicos pesados ou "metais" como todos os elementos químicos mais pesados que o hélio.

Os astrônomos acreditam que uma maior concentração de elementos químicos pesados influencia a evolução das estrelas, aumentando a quantidade de matéria expelida, o que resulta num buraco negro menor quando a massa restante finalmente colapsa.

Fusão de buracos negros

Daqui a menos de um milhão de anos será a estrela Wolf-Rayet que explodirá como uma supernova, dando origem a um novo buraco negro. "Se o sistema sobreviver a esta segunda explosão, os dois buracos negros se fundirão, um processo que libertará enormes quantidades de energia sob a forma de ondas gravitacionais," conclui Crowther.

No entanto, demorará ainda alguns bilhões de anos até que a fusão esteja completa. "O nosso estudo mostra que tais sistemas poderão existir e que os que já evoluíram para um buraco negro binário poderão ser detectados por sondas de ondas gravitacionais, tais como as LIGO ou Virgo."

Previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein, as ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaçotempo. Ondas gravitacionais significativas são produzidas quando existem variações extremas de campos gravitacionais intensos com o tempo, como por exemplo durante a fusão de dois buracos negros.

A detecção de ondas gravitacionais, que nunca foram observadas diretamente, é um dos maiores desafios da ciência para as próximas décadas.

As experiências LIGO e Virgo têm como objetivo a detecção de ondas gravitacionais, utilizando interferômetros extremamente sensíveis, localizados nos Estados Unidos e na Itália, respectivamente.

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