Silencioso e dissimulado, Gaia BH1 está localizado a 1.600 anos-luz de distância do nosso planeta. Este buraco negro foi encontrado na constelação de Ophiuchus. A descoberta foi feita pelos astrónomos que utilizam o Observatório Gemini, operado pelo NOIRLab National Science Foundation (NSF). Sim, está perto de nós, no nosso quintal cósmico.
Esta é a primeira deteção inequívoca de um buraco negro de massa estelar dormente na Via Láctea. A sua proximidade fornece um intrigante alvo de estudo para o avanço da nossa compreensão da evolução dos sistemas binários.
Gaia BH1 é um buraco negro situado no nosso quintal cósmico
Os buracos negros são os objetos mais extremos do Universo. As versões supermassivas destes objetos inimaginavelmente densos residem provavelmente nos centros de todas as grandes galáxias.
Os buracos negros de massa estelar – que têm aproximadamente entre cinco a 100 vezes a massa do Sol – são muito mais comuns, com uma estimativa de 100 milhões só na Via Láctea. No entanto, apenas um punhado foi confirmado até à data e quase todos eles são “ativos” – o que significa que brilham em raios-X à medida que consomem material de uma companheira estelar próxima, ao contrário dos buracos negros adormecidos que não o fazem.
Os astrónomos que utilizam o telescópio Gemini North no Hawaii, um dos telescópios gémeos que perfazem o Observatório Gemini, operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF, descobriram o buraco negro mais próximo da Terra, que os investigadores apelidaram de Gaia BH1.
O buraco negro invisível é marcado no centro desta imagem com um ponto azul
É 10 vezes mais massivo do que o Sol
Este buraco negro inativo é cerca de 10 vezes mais massivo do que o Sol e está localizado a cerca de 1600 anos-luz de distância na direção da constelação de Ofiúco, tornando-o três vezes mais próximo da Terra do que o anterior detentor do recorde, um binário de raios-X na direção da constelação de Unicórnio.
A nova descoberta foi possível através de observações requintadas do movimento da companheira do buraco negro, uma estrela parecida com o Sol que o orbita aproximadamente à mesma distância que a Terra orbita o Sol. O Gaia BH1 está muito perto de uma estrela também semelhante à nossa.
Embora existam provavelmente milhões de buracos negros de massa estelar a vaguear pela Via Láctea, os poucos que foram detetados foram descobertos devido às suas interações energéticas com uma estrela companheira. À medida que o material de uma estrela próxima espirala em direção ao buraco negro, torna-se sobreaquecido e gera poderosos raios-X e jatos de material.
Se um buraco negro não se alimenta ativamente (ou seja, está adormecido), ele simplesmente esconde-se no ambiente.
Gaia BH1 foi apanhado devido às suas “companhias”
A equipa identificou originalmente o sistema como potencialmente anfitrião de um buraco negro através da análise de dados da nave espacial Gaia da ESA. O observatório Gaia captou as minúsculas irregularidades no movimento da estrela provocadas pela gravidade de um objeto massivo e invisível.
Para explorar o sistema com mais detalhe, El-Badry e a sua equipa voltaram-se para o instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) no Gemini North, que mediu a velocidade da estrela companheira em órbita do buraco negro e forneceu uma medição precisa do seu período orbital.
As observações de acompanhamento do Gemini foram cruciais para restringir o movimento orbital e, consequentemente, as massas dos dois componentes do sistema binário, permitindo à equipa identificar o corpo central como um buraco negro cerca de 10 vezes mais massivo do que o nosso Sol.
As nossas observações de acompanhamento, com o Gemini, confirmaram, sem qualquer dúvida, que o binário contém uma estrela normal e pelo menos um buraco negro adormecido. Não conseguimos encontrar nenhum cenário astrofísico plausível que possa explicar a órbita observada do sistema que não envolva pelo menos um buraco negro.
Explicou Kareem El-Badry, astrofísico do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonia.
Quer isto dizer que sendo um buraco negro uma espécie de abismo cósmico que suga para si tudo o que se aproxima – a uma determinada distância, concluiu-se que Gaia BH1 está dormente e silencioso, já que a estrela próxima permanece intacta.
Observatório Gemini North foi crucial
A equipa contou não só com as soberbas capacidades observacionais do Gemini North, mas também com a capacidade do Gemini em fornecer dados num prazo apertado, uma vez que a equipa dispunha apenas de uma pequena janela temporal para realizar as suas observações de acompanhamento.
Os modelos atuais dos astrónomos sobre a evolução dos sistemas binários têm dificuldade em explicar como a peculiar configuração do sistema Gaia BH1 pode ter surgido. Especificamente, a estrela progenitora que mais tarde se transformou no buraco negro recentemente detetado teria sido pelo menos 20 vezes mais massiva do que o nosso Sol.
Isto significa que teria vivido apenas alguns milhões de anos. Se ambas as estrelas se formaram ao mesmo tempo, esta estrela massiva ter-se-ia transformado rapidamente numa supergigante, inchando e engolindo a outra estrela antes de esta ter tido tempo de se tornar uma estrela normal de sequência principal, que queima hidrogénio, como o nosso Sol.
Não é de todo claro como a estrela de massa solar pode ter sobrevivido a esse episódio, acabando como uma estrela aparentemente normal, como indicam as observações do binário que alberga o buraco negro. Dos modelos teóricos que permitem a sobrevivência, todos preveem que a estrela de massa solar deveria ter acabado numa órbita muito mais íntima do que a atualmente observada.
Isto pode indicar que existem importantes lacunas na nossa compreensão de como os buracos negros se formam e evoluem nos sistemas binários e também sugere a existência de uma população ainda não explorada de buracos negros dormentes em binários.