Os astrônomos que utilizam o telescópio espacial Hubble descobriram o que dizem ser algumas das melhores evidências da presença de uma classe rara de buracos negros de massa intermediária que pode estar à espreita no núcleo do aglomerado globular mais próximo da Terra, localizado a 6.000 anos-luz de distância.
© Hubble (aglomerado globular M4)
Como intensos buracos gravitacionais no tecido do espaço, praticamente todos os buracos negros parecem existir em dois tamanhos: pequenos e enormes. Estima-se que a nossa Galáxia tenha 100 milhões de buracos negros pequenos (várias vezes a massa do nosso Sol) formados a partir da explosão de estrelas.
O Universo em geral está inundado de buracos negros supermassivos, com uma massa milhões ou bilhões de vezes superior à do nosso Sol e que se encontram no centro das galáxias. Os buracos negros de massa intermediária são um elo perdido e há muito procurado, com uma massa entre 100 e 100.000 massas solares.
Mas como é que se formam, onde se encontram e porque é que parecem ser tão raros? Os astrônomos identificaram outros possíveis buracos negros de massa intermediária através de uma variedade de técnicas de observação. Dois dos melhores candidatos - 3XMM J215022.4−055108, que o Hubble ajudou a descobrir em 2020, e HLX-1, identificado em 2009 - residem em densos aglomerados de estrelas na periferia de outras galáxias. Cada um destes possíveis buracos negros tem a massa de dezenas de milhares de sóis e pode ter estado, em tempos, no centro de galáxias anãs.
O observatório de raios X Chandra da NASA também ajudou a fazer muitas descobertas de possíveis buracos negros de massa intermediária, incluindo uma grande amostra em 2018. Olhando mais perto daqui, foram detectados vários candidatos a buracos negros de massa intermediária em aglomerados globulares densos que orbitam a Via Láctea. Por exemplo, em 2008, foi anunciada a presença suspeita de um buraco negro de massa intermediária no aglomerado globular Omega Centauri.
Por uma série de razões, incluindo a necessidade de mais dados, estes e outros achados de buracos negros de massa intermediária continuam a ser inconclusivos e não excluem teorias alternativas. As capacidades únicas do Hubble foram agora utilizadas no núcleo do aglomerado globular Messier 4 (M4), para caçar buracos negros com maior precisão do que em levantamentos anteriores.
Foi detectado em M4 um possível buraco negro de massa intermediária com cerca de 800 massas solares. O objeto suspeito não pode ser observado, mas a sua massa é calculada através do estudo do movimento das estrelas apanhadas no seu campo gravitacional. A medição do seu movimento requer tempo e muita precisão. É aqui que o Hubble consegue fazer o que nenhum outro telescópio atual consegue.
Os astrônomos analisaram 12 anos de observações de M4 pelo Hubble e resolveram estrelas individuais. Os dados do Hubble tendem a excluir teorias alternativas para este objeto, tais como um aglomerado central compacto de remanescentes estelares não observados, como estrelas de nêutrons, ou buracos negros menores girando em volta uns dos outros.
A região é muito pequena com muita massa concentrada. É cerca de três vezes menor do que a massa escura mais densa que já foi encontrada em outros aglomerados globulares. A região é mais compacta do que pode ser reproduzido com simulações numéricas quando é considerado um conjunto de buracos negros, estrelas de nêutrons e anãs brancas segregadas no centro do aglomerado.
Um grupo de objetos tão unidos seria dinamicamente instável. Se o objeto não for um único buraco negro de massa intermediária, seriam necessários cerca de 40 buracos negros menores, amontoados num espaço com apenas um-décimo de um ano-luz de diâmetro, para produzir os movimentos estelares observados. As consequências seriam a sua fusão e/ou ejeção, num jogo de pinball interestelar.
Foram medidos os movimentos das estrelas e as suas posições, e aplicados modelos físicos que tentam reproduzir estes movimentos. O resultado é a medição de uma extensão de massa escura no centro do aglomerado. Quanto mais perto da massa central, mais aleatoriamente as estrelas se movem. E quanto maior a massa central, mais rápidas são estas velocidades estelares. Dado que os buracos negros de massa intermediária nos aglomerados globulares têm sido tão esquivos, em alternativa, pode haver um mecanismo estelar que simplesmente não conhecemos, pelo menos no âmbito da física atual.
Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: Space Telescope Science Institute
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