Os astrónomos encontraram as evidências para o autor de um homicídio cósmico: um buraco negro de uma classe conhecida como “massa intermediária”, que destruiu uma estrela que passou perto de si.
Com cerca de 50 mil vezes a massa do Sol, o buraco negro é mais pequeno do que os buracos negros supermassivos que se encontram nos núcleos de de grandes galáxias, mas maior do que os buracos negros de massa estelar formados pelo colapso de uma estrela maciça.
Os buracos negros de massa intermediária (IMBHs) são um “elo perdido” há muito procurado na evolução dos buracos negros. Embora tenha havido alguns outros candidatos à IMBH, os investigadores consideram estas novas observações a evidência mais forte para buracos negros de tamanho médio no Universo.
Para o encontrar, foi necessário o poder combinado de dois observatórios de raios-X e a visão do Telescópio Espacial Hubble da NASA para “prender” a besta cósmica.
“Buracos negros de massa intermediária são objetos muito esquivos e, por isso, é fundamental considerar e descartar cuidadosamente explicações alternativas para cada candidato. Foi isso que o Hubble permitiu fazer pelo nosso candidato”, disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire.
De acordo com o comunicado da NASA, a história da descoberta parece uma história de Sherlock Holmes, envolvendo o meticuloso passo a passo de construção de casos necessário para capturar o culpado.
Lin e a sua equipa usaram o Hubble para acompanhar as pistas do Observatório de Raios-X Chandra da NASA e da Missão Multi-Espelho de Raios-X da ESA (Agência Espacial Europeia) (XMM-Newton). Em 2006, estes satélites detetaram uma poderosa explosão de raios-X, mas não conseguiram determinar se se originou dentro ou fora da nossa galáxia. Pensou-se que teria sido uma estrela a ser despedaçada depois de chegar muito perto de um objeto compacto gravitacionalmente poderoso, como um buraco negro.
A fonte de raios-X, denominada 3XMM J215022.4-055108, não estava localizada no centro de uma galáxia, onde normalmente residiam enormes buracos negros. Isso, de acordo com o estudo publicado este mês na revista científica The Astrophysical Journal Letters, gerou esperanças de que um IMBH fosse o culpado.
Porém, primeiro, outra fonte possível teve de ser descartada: uma estrela de neutrões na Via Láctea, a arrefecer depois de ser aquecida a uma temperatura muito alta. Estrelas de neutrões são os restos esmagados de uma estrela explodida.
O Hubble foi usado para resolver a sua localização precisa. Imagens profundas e de alta resolução fornecem fortes evidências de que os raios X emanaram não de uma fonte isolada na nossa galáxia, mas de um aglomerado de estrelas distantes e densas nos arredores de outra galáxia – exatamente o tipo de lugar em que os astrónomos esperavam encontrar um IMBH.
Estudos anteriores mostraram que a massa de um buraco negro no centro de uma galáxia é proporcional à protuberância central dela. Quanto mais massiva a galáxia, mais massivo é o seu buraco negro. Portanto, o aglomerado de estrelas que abriga 3XMM J215022.4-055108 pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã de massa mais baixa que foi gravitacionalmente destruída pela interação com o atual maior hospedeiro da galáxia.
Os IMBHs têm sido particularmente difíceis de encontrar porque são mais pequenos e menos ativos do que os buracos negros supermassivos. Não têm fontes de combustível prontamente disponíveis nem uma força gravitacional tão forte para atrair estrelas e outros materiais cósmicos que produziriam raios-X reveladores. Os astrónomos precisam de captar um IMBH em flagrante no ato de devorar uma estrela.
O brilho dos raios X da estrela triturada permitiu aos astrónomos estimar que o buraco negro tinha 50.000 vezes a massa do Sol. A massa da IMBH foi estimada com base na luminosidade dos raios X e na forma espectral.
Encontrar este IMBH abre a porta à possibilidade de que os próximos sejam captados sem ter de devorar uma estrela. Muitas perguntas ainda precisam de respostas: Um buraco negro supermassivo cresce a partir de um IMBH? Como se formam os IMBHs? Os aglomerados de estrelas densas são a sua casa favorita?
Lin planeia continuar o seu trabalho de detetive para dar resposta a todas estas questões.
