Uma imagem da região central da galáxia M82. Crédito da imagem: NASA Clique para ampliar
Cientistas que usaram o Rossi Radion Explorer da NASA descobriram uma estrela condenada orbitando o que parece ser um buraco negro de tamanho médio? uma categoria “intermediária” teorizada de buraco negro que escapou à confirmação e frustrou os cientistas por mais de uma década.
Com a descoberta da estrela e seu período orbital, os cientistas estão agora a um passo de medir a massa de um buraco negro, um passo que ajudaria a verificar sua existência. O período e a localização da estrela já se encaixam na teoria principal de como esses buracos negros podem se formar.
Uma equipe liderada pelo Prof. Philip Kaaret, da Universidade de Iowa, em Iowa City, anunciou esses resultados hoje no Science Express. Os resultados também aparecerão na edição de 27 de janeiro da Science.
"Pegamos essa estrela comum em um estágio único de sua evolução, no final de sua vida, quando ela incha em uma fase gigante vermelha", disse Kaaret. “Como resultado, o gás da estrela está derramando no buraco negro, fazendo com que toda a região se ilumine. Esta é uma região bem estudada do céu, e vimos a estrela com um pouco de sorte e muita perseverança. ”
Um buraco negro é um objeto tão denso e com uma força gravitacional tão intensa que nada, nem mesmo a luz, pode escapar de sua atração uma vez dentro de seus limites. Uma região de buraco negro se torna visível quando a matéria cai em sua direção e aquece a altas temperaturas. Essa luz é emitida antes que a matéria atravesse a fronteira, chamada horizonte de eventos.
Nossa galáxia está cheia de milhões de buracos negros de massa estelar, cada um com a massa de alguns sóis. Estes se formam a partir do colapso de estrelas muito massivas. A maioria das galáxias possui em seu núcleo um buraco negro supermassivo, contendo a massa de milhões a bilhões de sóis confinados a uma região não maior que o nosso sistema solar. Os cientistas não sabem como essas formas se formam, mas provavelmente implica o colapso de enormes quantidades de gás primordial.
"Na década passada, vários satélites encontraram evidências de uma nova classe de buracos negros, que podem ter entre 100 e 10.000 massas solares", disse o Dr. Jean Swank, cientista do projeto Rossi Explorer no Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt , MD. “Houve um debate sobre as massas e como esses buracos negros se formariam. Rossi forneceu novas e importantes idéias. ”
Esses suspeitos buracos negros de massa média são chamados objetos de raios X ultra-luminosos porque são fontes brilhantes de raios-X. De fato, a maioria dessas estimativas de massa de buracos negros foi baseada apenas no cálculo de quão forte é a força gravitacional necessária para produzir luz de uma dada intensidade.
O grupo de Kaaret na Universidade de Iowa, que inclui a professora Cornelia Lang e Melanie Simet, uma graduação, fez uma medição que pode ser usada na equação para calcular diretamente a massa. Usando a física newtoniana direta, os cientistas podem calcular a massa de um objeto depois de conhecerem um período orbital e a velocidade de objetos menores girando em torno dele.
"Descobrimos um aumento e uma queda na luz de raios-X a cada 62 dias, provavelmente causada pela órbita da estrela companheira ao redor do buraco negro", disse Simet. “A velocidade será difícil de determinar, no entanto, porque a estrela está localizada em uma área tão obscurecida por poeira. Isso dificulta que telescópios ópticos e infravermelhos observem a estrela e façam cálculos de velocidade. No entanto, por enquanto, conhecer apenas o período orbital é muito revelador.
O suspeito buraco negro de massa média, conhecido como M82 X-1, é um objeto de raios X ultraluminoso bem estudado em um aglomerado de estrelas próximo contendo cerca de um milhão de estrelas empacotadas em uma região com apenas 100 anos-luz de diâmetro. Uma teoria importante propõe que uma infinidade de colisões de estrelas durante um curto período em uma região movimentada criará uma estrela gigantesca de vida curta que desmorona em um buraco negro de 1.000 massas solares. O aglomerado próximo a M82 X-1 tem uma densidade suficientemente alta para formar um buraco negro. Nenhum acompanhante normal poderia fornecer combustível suficiente para fazer o M82 X-1 brilhar tão intensamente. Mas o período orbital de 62 dias implica que o acompanhante deve ter uma densidade muito baixa. Isso se encaixa no cenário de uma estrela super gigante gigante inchada perdendo massa a uma taxa alta o suficiente para alimentar o M82 X-1.
"Com essa descoberta do período orbital, agora temos uma imagem consistente de toda a evolução de um binário de buraco negro de massa média", disse Kaaret. "Foi formado em um aglomerado de estrelas 'super'; o buraco negro capturou uma estrela companheira; a estrela companheira evoluiu para o palco gigante; e agora a vemos como uma fonte de raios X extremamente luminosa, porque a estrela companheira se expandiu e está alimentando o buraco negro. ”
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
