Encontrado um elusivo buraco negro de massa intermediária

Novos dados do telescópio espacial Hubble forneceram as evidências mais fortes até agora para buracos negros de tamanho intermediário no Universo.

© ESA (estrela sendo dilacerada por um buraco negro de massa intermediária)

O Hubble confirma que este buraco negro de massa intermediária mora dentro de um denso aglomerado de estrelas.

Os buracos negros de massa intermediária (BNMIs) são um "elo perdido" há muito procurado na evolução dos buracos negros. Até à data já foram encontrados alguns candidatos a BNMI. São menores do que os buracos negros supermassivos que se encontram nos núcleos de galáxias grandes, mas maiores do que os buracos negros de massa estelar formados pelo colapso de estrelas massivas. Este novo buraco negro tem mais de 50.000 vezes a massa do Sol.

Os BNMIs são difíceis de encontrar. "Os buracos negros de massa intermediária são objetos muito esquivos e, portanto, é fundamental considerar e descartar cuidadosamente explicações alternativas para cada candidato. Foi isso que o Hubble nos permitiu fazer ao nosso candidato," disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, autor principal do estudo.

Lin e a sua equipe usaram o Hubble para seguir pistas do observatório de raios X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA, que transporta três telescópios de raios X e um monitor óptico para fazer exposições longas e ininterruptas, fornecendo observações altamente sensíveis.

Em 2006, estes satélites de alta energia detectaram uma poderosa explosão de raios X, mas não ficou claro se tinha origem de dentro ou de fora da nossa Galáxia. Os pesquisadores atribuíram-na a uma estrela sendo despedaçada depois de chegar muito perto de um objeto compacto e gravitacionalmente poderoso, como um buraco negro.

Surpreendentemente, a fonte de raios X, denominada 3XMM J215022.4−055108, não estava localizada no centro de uma galáxia, onde os buracos negros massivos geralmente residem. Isto levantou esperanças de que o objeto era um BNMI, mas primeiro outra possível fonte do surto de raios X tinha que ser descartada: uma estrela de nêutrons na nossa própria Via Láctea, arrefecendo depois de ser aquecida a uma temperatura muito alta. As estrelas de nêutrons são os remanescentes extremamente densos de uma estrela que explodiu.

© Hubble (localização de um buraco negro de massa intermediária)

O Hubble foi apontado para a fonte de raios X a fim de resolver a sua localização precisa. Imagens profundas e de alta resolução confirmaram que os raios X emanavam não de uma fonte isolada na nossa Galáxia, mas sim de um aglomerado estelar distante e denso nos arredores de outra galáxia, exatamente o local esperado para encontrar evidências de BNMIs. Pesquisas anteriores do Hubble mostraram que quanto mais massiva a galáxia, mais massivo é o seu buraco negro. Portanto, este novo resultado sugere que o aglomerado de estrelas que abriga 3XMM J215022.4−055108 pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã de massa mais baixa que foi gravitacionalmente destruída pelas suas interações íntimas com a sua galáxia hospedeira maior.

Os BNMIs têm sido particularmente difíceis de encontrar porque são menores e menos ativos do que os buracos negros supermassivos; não têm fontes de combustível prontamente disponíveis, nem uma atração gravitacional forte o suficiente para atrair constantemente estrelas e outro material cósmico e produzir brilho em raios X. Os astrônomos, portanto, precisam de avistar um BNMI em flagrante, no ato relativamente raro de devorar uma estrela. Lin e colegas vasculharam o arquivo de dados do XMM-Newton, procurando entre centenas de milhares de fontes, a fim de encontrar evidências fortes deste candidato a BNMI. Uma vez encontrado, o brilho dos raios X da estrela devorada permitiu estimar a massa do buraco negro.

A confirmação de um BNMI abre a porta à possibilidade de que muito mais se escondam no escuro, à espera de serem denunciados por uma estrela que passe demasiado perto.

Os buracos negros são dos ambientes mais extremos que os humanos conhecem e, portanto, são um campo de teste para as leis da física e para a nossa compreensão de como o Universo funciona. Será que os buracos negros supermassivos crescem a partir de BNMIs? Como é que os BNMIs, propriamente ditos, se formam? Os aglomerados de estrelas são a sua casa favorita?

Os resultados foram publicados no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: ESA