Nota de Imprensa

Descoberto buraco negro em enxame estelar fora da nossa Galáxia

11 de Novembro de 2021

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrónomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança próxima. Trata-se da primeira vez que este método de detecção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na nossa Via Láctea e em galáxias próximas e dar-nos pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem.

O buraco negro recém descoberto situa-se no NGC 1850, um enxame com milhares de estrelas situado a cerca de 160 mil anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha da Via Láctea.

“Tal como Sherlock Holmes em busca de criminosos, também nós estamos a observar cada estrela deste enxame com uma ‘lupa na mão’ tentando descobrir evidências que apontem para a presença de buracos negros sem os vermos diretamente,” disse Sara Saracino do Astrophysics Research Institute of Liverpool John Moores University no Reino Unido, líder deste estudo, que foi aceite para publicação na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Este resultado representa apenas um dos ‘criminosos’ procurados, mas uma vez que descobrimos um, estamos a caminho de descobrir muitos mais, em enxames estelares diferentes.”

O primeiro “criminoso” descoberto pela equipa tem cerca de 11 vezes a massa do nosso Sol. A pista concreta que colocou os astrónomos no trilho deste buraco negro foi a sua influência gravitacional numa estrela com cinco massas solares que o orbita.

Os astrónomos tinham já descoberto pequenos buracos negros de várias massas estelares noutras galáxias ao observar os raios X emitidos por estes objetos à medida que engolem matéria ou as ondas gravitacionais que são geradas quando os buracos negros colidem uns com os outros ou com estrelas de neutrões.

No entanto, a maioria dos buracos negros com massas estelares não mostram a sua presença através de raios X ou ondas gravitacionais. “A vasta maioria destes objetos só pode ser descoberta dinamicamente,” explica Stefan Dreizler, um membro da equipa da Universidade Georg-August em Göttingen, Alemanha. “Quando formam um sistema com uma estrela, os buracos negros afectam o movimento estelar de modo subtil mas detectável e por isso podemos observá-los com instrumento sofisticados.”

Este método dinâmico utilizado por Sara Saracino e a sua equipa poderá ajudar os astrónomos a descobrir muito mais buracos negros, ajudando assim a desvendar os seus mistérios. “Cada deteção que fizermos será importante para compreendermos melhor os enxames estelares e os buracos negros que aí se encontram,” disse o co-autor do estudo Mark Gieles da Universidade de Barcelona, Espanha.

Esta deteção no NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi descoberto num enxame estelar jovem (este enxame tem apenas cerca de 100 milhões de anos de idade, um piscar de olhos à escala astronómica). Utilizando este método dinâmico em enxames estelares semelhantes poderemos descobrir buracos negros ainda mais jovens e aprendermos mais sobre como é que estes objetos evoluem. Ao compará-los com buracos negros maiores e mais velhos, situados em enxames estelares mais velhos, os astrónomos poderão compreender como é que estes objetos crescem, “alimentando-se” de estrelas ou fundindo-se com outros buracos negros. Adicionalmente, mapear a demografia de buracos negros em enxames estelares melhorará a nossa compreensão da origem de fontes de ondas gravitacionais.

Para levar a cabo este trabalho de investigação, a equipa utilizou dados obtidos durante dois anos com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. “O MUSE permitiu-nos observar áreas muito populadas, tais como as regiões mais internas dos enxames estelares, e analisar cada estrela individual na vizinhança. O resultado final é a obtenção de informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com outro instrumento qualquer,” diz o co-autor Sebastian Kamann, especialista de longa data do MUSE, que trabalha em Liverpool no Astrophysics Research Institute. Deste modo, a equipa conseguiu identificar a estrela estranha cujo movimento peculiar assinalava a presença de um buraco negro. Com dados da Experiência de Lentes Gravitacionais Ópticas da Universidade de Varsóvia e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipa conseguiu ainda medir a massa do buraco negro e confirmar os resultados.

O Extremely Large Telescope do ESO, que deverá começar a operar no Chile mais para o final desta década, permitirá aos astrónomos descobrir ainda mais buracos negros escondidos. “O ELT irá revolucionar definitivamente esta área de estudo, já que conseguiremos observar estrelas consideravelmente mais ténues no mesmo campo de visão, assim como procurar buracos negros em enxames globulares muito mais distantes,“ diz Saracino.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A equipa é composta por: S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Reino Unido [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Itália), C. Usher (Departamento de Astronomia, Centro Oskar Klein, Universidade de Estocolmo, Estocolmo, Suécia), N. Bastian (Centro Internacional de Física de Donostia, Donostia-San Sebastián, Espanha, Fundação Basca para a Ciência, Bilbao, Espanha & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Alemanha), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Espanha e Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Espanha), S. Dreizler (Instituto de Astrofísica, Georg-August-University Göttingen, Göttingen, Alemanha [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Austrália), T.-O. Husser (GAUG) e V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canadá).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido para mapear o céu no visível. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

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Contactos

Sara Saracino
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
Email: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
Email: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler
Institute for Astrophysics, University of Göttingen
Göttingen, Germany
Email: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles
ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona
Barcelona, Spain
Email: mgieles@icc.ub.edu

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2116, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.