ENCONTRADO BURACO NEGRO COM APENAS 3,3 VEZES A MASSA DO SOL

Impressão artística de um buraco negro e um enorme sistema binário em estrela. Crédito: ESO / L. Calçada

Os buracos negros são uma das forças mais impressionantes e misteriosas da natureza. Ao mesmo tempo, são fundamentais para a nossa compreensão da astrofísica. Os buracos negros não são apenas o resultado de estrelas particularmente massivas que se tornam supernovas no final de suas vidas, mas também são fundamentais para a nossa compreensão da Relatividade Geral e acredita-se que tenham desempenhado um papel na evolução cósmica.

Por causa disso, os astrônomos tentam criar um censo de buracos negros da Via Láctea há muitos anos. No entanto, novas pesquisas indicam que os astrônomos podem ter esquecido toda uma classe de buracos negros. Isso vem de uma descoberta recente, em que uma equipe de astrônomos observou um buraco negro com pouco mais de três massas solares, tornando-o o menor buraco negro descoberto até hoje.

O estudo, ” Um buraco negro de baixa massa sem interações – sistema binário de estrelas gigantes “, apareceu recentemente na revista Science. A equipe responsável foi liderada por astrônomos da Ohio State University e incluiu membros do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Observatórios da Instituição Carnegie para Ciência, Centro de Cosmologia das Trevas e vários observatórios e universidades.

A descoberta identificou um objeto que os astrofísicos anteriormente não sabiam que existia. Como resultado, os cientistas agora são forçados a reconsiderar o que eles pensavam que sabiam sobre a população de buracos negros em nossa galáxia. Como Todd Thompson, professor de astronomia da Universidade Estadual de Ohio e principal autor do estudo, explicou :

“Estamos mostrando essa dica de que há outra população por aí que ainda precisamos investigar na busca por buracos negros. As pessoas estão tentando entender as explosões de supernovas, como as estrelas negras supermassivas explodem, como os elementos foram formados nas estrelas supermassivas. Portanto, se pudéssemos revelar uma nova população de buracos negros, isso nos diria mais sobre quais estrelas explodem, quais não, quais formam buracos negros, que formam estrelas de nêutrons. Abre uma nova área de estudo. ”

Impressão artística de uma estrela orbitando com um buraco negro que produz jatos poderosos. Crédito: ESO / Chandra

Devido à influência que exercem sobre o espaço e o tempo, os astrônomos têm procurado há muito tempo buracos negros e estrelas de nêutrons. Como também são os resultados quando as estrelas morrem, elas também podem fornecer informações sobre os ciclos de vida das estrelas e como os elementos são formados. Para fazer isso, os astrônomos primeiro precisam determinar onde os buracos negros estão localizados em nossa galáxia, o que exige que eles saibam o que procurar.

Uma maneira de encontrá-los é procurar sistemas binários, onde duas estrelas estão presas em órbita devido à sua gravidade mútua. Quando uma dessas estrelas morre, a intensa atração gravitacional que ela gera começará a puxar a matéria da outra estrela. Isso é evidenciado pelo calor e raios-X emitidos à medida que o material da estrela é agregado ao seu companheiro do buraco negro.

Até agora, todos os buracos negros em nossa galáxia identificados pelos astrônomos tinham entre cinco e quinze massas solares. As estrelas de nêutrons, por outro lado, geralmente não são maiores que cerca de 2,1 massas solares, uma vez que qualquer coisa maior que 2,5 massas solares entraria em colapso para formar um buraco negro. Quando o LIGO e o Virgo detectaram conjuntamente ondas gravitacionais causadas por uma fusão de buracos negros, eram 31 e 25 massas solares, respectivamente.

Isso demonstrou que os buracos negros poderiam ocorrer fora do que os astrônomos consideravam a faixa normal. Como Thompson disse :

“Imediatamente todo mundo ficou tipo ‘uau’, porque era uma coisa espetacular. Não apenas porque provou que o LIGO funcionava, mas porque as massas eram enormes. Buracos negros desse tamanho são um grande negócio – nós nunca os vimos antes. ”

Essa descoberta inspirou Thompson e seus colegas a considerar a possibilidade de haver objetos não descobertos que residiam entre as maiores estrelas de nêutrons e os menores buracos negros. Para investigar isso, eles começaram a combinar dados de Experiência de Evolução Galáctica do Observatório Apache Point (APOGEE) – uma pesquisa astronômica que coleta espectros de cerca de 100.000 estrelas em toda a galáxia.

Thompson e seus colegas examinaram esses espectros quanto a sinais de mudanças que indicariam se uma estrela poderia estar orbitando em torno de outro objeto. Especificamente, se uma estrela estivesse mostrando sinais de mudança no Doppler – onde seus espectros alternam entre mudar para a extremidade mais azul e depois comprimentos de onda mais vermelhos – isso seria uma indicação de que poderia estar orbitando um companheiro invisível.

Impressão artística

Este método é um dos meios mais eficazes e populares para determinar se uma estrela tem um sistema orbital de planetas. Quando os planetas orbitam uma estrela, eles exercem uma força gravitacional sobre ela, que faz com que ela se mova para frente e para trás. Esse mesmo tipo de mudança foi usado por Thompson e seus colegas para determinar se alguma das estrelas do APOGEE poderia estar orbitando um buraco negro.

Tudo começou com Thompson, estreitando os dados do APOGEE para 200 candidatos que provaram ser os mais interessantes. Em seguida, ele forneceu os dados a Tharindu Jayasinghe (associado de pesquisa de pós-graduação no estado de Ohio), que então utilizou os dados do All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) – que é administrado pela OSU e encontrou mais de 1.000 supernovas – para compilar milhares de imagens de cada candidato.

Isso revelou uma estrela gigante vermelha que parecia estar orbitando algo muito menor que qualquer buraco negro conhecido, mas muito maior que qualquer estrela de nêutron conhecida. Depois de combinar os resultados com dados adicionais do Espectrógrafo Echelle do Refletor de Tillinghast (TRES) e do satélite Gaia , eles perceberam que haviam encontrado um buraco negro com aproximadamente 3,3 vezes a massa do Sol.

Esse resultado não apenas confirma a existência de uma nova classe de buraco negro de baixa massa, mas também fornece um novo método para localizá-los. Como Thompson explicou :

“O que fizemos aqui foi criar uma nova maneira de procurar buracos negros, mas também identificamos potencialmente um dos primeiros de uma nova classe de buracos negros de baixa massa que os astrônomos não conheciam anteriormente. As massas de coisas nos falam sobre sua formação e evolução, e elas nos dizem sobre sua natureza. ”

Fonte: https://www.universetoday.com/143925/the-lowest-mass-black-hole-has-been-found-only-3-3-times-the-mass-of-the-sun/

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