Astrônomos fizeram uma descoberta surpreendente ao identificar um buraco negro de massa estelar orbitando uma estrela gigante vermelha em um sistema binário localizado a cerca de 5,8 mil anos-luz da Terra.
Publicado este mês na revista Nature Astronomy, o achado é particularmente emocionante porque o buraco negro em questão pertence à categoria dos chamados “elos perdidos”.
A massa do buraco negro recém-descoberto é estimada entre 3,1 e 4,4 vezes a do Sol. A existência desses monstros cósmicos mais leves havia sido prevista, mas eles raramente foram detectados. O sistema G3425 é composto por uma estrela gigante vermelha e o buraco negro.
Gigantes vermelhas se formam quando estrelas esgotam seu combustível de hidrogênio e expandem suas camadas externas. Isso resulta em um aumento significativo de tamanho, chegando a até 100 vezes o diâmetro original. O Sol, por exemplo, se transformará em uma gigante vermelha em cerca de cinco bilhões de anos, mas não terá um buraco negro como companheiro.
Buraco negro está entre os mais leves já detectados
Liderada por Wang Song, do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências (NAOC), a equipe de cientistas utilizou dados do telescópio LAMOST e do telescópio espacial Gaia, que mede com precisão as posições de bilhões de estrelas, o que permitiu que os pesquisadores observassem o efeito gravitacional do buraco negro sobre a gigante vermelha.
Em entrevista ao site Space.com, Song destacou a importância dessa descoberta. “Este buraco negro se encaixa na lacuna de massa, sendo um dos mais leves já encontrados”, disse ele, complementando que buracos negros de baixa massa podem se formar e sobreviver a uma explosão de supernova.
Supernovas são explosões potentes que ocorrem quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas, deixando um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. Por sua vez, buracos negros são objetos tão compactos que nem a luz pode escapar de sua gravidade, tornando-os invisíveis diretamente. No entanto, suas presenças podem ser inferidas pelo impacto gravitacional que exercem sobre objetos próximos, como estrelas companheiras.
Existem diferentes categorias de buracos negros. Os mais poderosos são os buracos negros supermassivos, encontrados no centro de grandes galáxias, com massas que podem chegar a bilhões de vezes a do Sol. Já os buracos negros de massa estelar, como o do sistema G3425, surgem quando estrelas com pelo menos oito vezes a massa do Sol esgotam sua capacidade de fusão nuclear e colapsam sob sua própria gravidade.
Embora os astrônomos tenham identificado dezenas de buracos negros de massa estelar nos últimos 60 anos, com cinco a 25 massas solares, a descoberta de exemplares com massas entre três e cinco vezes a do Sol é rara.
As teorias que explicam como esses objetos se formam afirmam que, após uma estrela perder a maior parte de sua massa em uma explosão de supernova, que marca o triunfo da gravidade, aquelas com cerca de três vezes a massa do Sol ainda deveriam ser capazes de se transformar em buracos negros de massa estelar. Portanto, a questão que se levanta é: onde estão os buracos negros que possuem entre três e cinco massas solares?
Uma hipótese é que esses buracos negros de menor massa são “expulsos” durante a explosão de supernova, dificultando sua detecção.
Órbita circular de sistema binário intriga cientistas
Outro aspecto intrigante da descoberta envolve a órbita do sistema G3425. O buraco negro e a estrela gigante vermelha orbitam um ao outro em um período de 880 dias, com uma órbita praticamente circular.
Isso desafia as teorias atuais de formação binária, que esperam órbitas mais excêntricas devido à explosão da supernova que deu origem ao buraco negro. Segundo Song, a ampla órbita circular deste binário é uma surpresa. “A ampla órbita circular deste binário, especialmente envolvendo um buraco negro de baixa massa, apresenta um desafio significativo”.
Essa descoberta não só desafia teorias sobre evolução binária e supernovas, como também fornece uma nova perspectiva sobre como buracos negros de baixa massa podem se formar e sobreviver.
Além disso, o achado demonstra que é possível detectar esses objetos invisíveis pelo efeito que exercem sobre seus companheiros estelares. Isso abre caminho para mais descobertas no futuro e para o entendimento da evolução dos sistemas binários.