IRS 13: descoberto novo buraco negro bem no centro galáctico

Esta descoberta é importante porque parece mostrar que finalmente já conseguimos descobrir alguns dos buracos negros "desaparecidos" no Universo. No caso deste, o IRS 13 é uma... raridade!

IRS 13 é um buraco negro raro e intrigante

Um conjunto de estrelas chamado IRS 13, perto do centro da galáxia, parece albergar um buraco negro no seu seio. Para além disso, a forma como estas estrelas se aglomeram e orbitam sugere que o buraco negro é uma raridade - um na gama de massa média, entre os que têm uma massa semelhante à de uma estrela e os monstros supermassivos.

Estes buracos negros de massa intermédia têm sido encontrados muito raramente, o que torna o IRS 13 excitante por si só... mas a cereja no topo do bolo é a sua localização.

A apenas 0,1 anos-luz do centro galáctico, o buraco negro parece ser um dos blocos de construção que alimentam o crescimento e a evolução do buraco negro supermassivo no núcleo da Via Láctea, Sagittarius A* (Sgr A*).

Esta é uma pista vital que nos pode ajudar a compreender como crescem os buracos negros, fazendo a ponte entre as massas da gama estelar e os buracos negros supermaciços.

Os buracos negros são o ponto final evolutivo no tempo de vida de uma estrela maciça, mas as massas observadas destes objetos são intrigantes.

Na gama de massas estelares, temos buracos negros que se formam a partir de núcleos colapsados de estrelas massivas (e de fusões entre elas). Para um buraco negro formado a partir de uma única estrela, o limite superior de massa é cerca de 80 vezes a massa do Sol.

Os buracos negros supermassivos têm um intervalo de massa mal definido, mas é geralmente aceite que é de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Qualquer coisa entre cerca de 100 massas solares e 100.000 a um milhão de massas solares é a gama de massas intermédias, na qual foram encontrados muito poucos objetos.

A razão pela qual é chocante é o facto de deixar vago um caminho evolutivo entre os pequenos buracos negros e os grandes.

Observação da IRS 13 com o NACO e o ALMA. Crédito: The Astrophysical Journal (2024).

E se "perto" de nós existir um?

Existe uma lacuna nas estatísticas de observação entre buracos negros de massa estelar e buracos negros supermassivos que não pode ser facilmente explicada - o que significa que temos poucas ou nenhumas provas do crescimento de um ponto para o outro.

O IRS 13 foi descoberto há pouco mais de 25 anos e tem intrigado os astrónomos desde então. No início, pensava-se que era uma estrela única e maciça. Depois, uma estrela binária. Depois, uma estrela Wolf-Rayet, uma estrela maciça à beira de uma supernova.

Foi entretanto identificado como um pequeno grupo, mas ainda assim intrigante. Está tão próximo de Sgr A* - um buraco negro com uma massa de 4,3 milhões de sóis - que um aglomerado deste género não deveria ser capaz de manter a sua estrutura próxima.

Uma equipa liderada pelo astrofísico Florian Peißker, da Universidade de Colónia, na Alemanha, quis resolver este mistério e, por isso, os investigadores analisaram a forma como as estrelas e os aglomerados de gás no aglomerado se movem. Esperavam que o movimento fosse relativamente aleatório, mas em vez disso descobriram que era bastante ordenado.

Há duas explicações possíveis para este facto. Uma é a influência do Sgr A* que, de alguma forma, altera as órbitas dos objetos do IRS 13. Mas, segundo a equipa, deve haver algo no interior do enxame que o mantenha gravitacionalmente intacto.

Os buracos negros de massa intermédia podem formar-se em aglomerados estelares densos através da fusão de buracos negros de massa estelar ou do colapso de estrelas muito maciças. Crédito da imagem: ESO.

Realizaram observações e modelação para ver se conseguiam descobrir o que era essa coisa. Traçando os movimentos do aglomerado, identificaram a localização desse objeto denso.

Nesse local, observaram raios-x e um anel de gás ionizado, girando a uma velocidade de cerca de 130 quilómetros por segundo. Depois calcularam a massa do objeto no centro do anel, usando todos estes movimentos. O seu objeto atingiu a escala cósmica com cerca de 30.000 massas solares. Só há uma coisa que pode ser: um buraco negro de massa intermédia.

Observações futuras com instrumentos de última geração dar-nos-ão mais informações sobre este objeto enigmático, mas, por agora, este aglomerado parece representar um passo significativo para a compreensão da evolução dos buracos negros.

O IRS 13 parece ser um elemento essencial para o crescimento do nosso buraco negro central SgrA*.

Este fascinante coglomerado de estrelas continua a surpreender a comunidade científica desde que foi descoberto há cerca de vinte anos. No início pensava-se que era uma estrela invulgarmente pesada. Com os dados de alta resolução, no entanto, podemos agora confirmar a composição do bloco de construção com um buraco negro de massa intermédia no centro.

Explicou o astrofísico Florian Peißker.

A investigação foi publicada no The Astrophysical Journal.