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HUBBLE DESCOBRE CONCENTRAÇÃO DE BURACOS NEGROS PEQUENOS
19 de fevereiro de 2021

 


Esta antiga "caixa de joias" estelar, de nome NGC 6397, brilha com a luz de centenas de milhares de estrelas. Os astrónomos usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para determinar a distância do enxame em 7800 anos-luz. NGC 6397 é um dos enxames globulares mais próximos da Terra.
As estrelas azuis do enxame estão perto do final das suas vidas. Estas estrelas esgotaram o seu combustível de hidrogénio que a faz brilhar. Agora estão a converter hélio em energia nos seus núcleos, que se funde a temperaturas mais altas e parece azul.
O brilho avermelhado é das estrelas gigantes vermelhas que consumiram o seu combustível de hidrogénio e cresceram em tamanho.
A miríade de objetos pequenos e esbranquiçados incluem estrelas como o nosso Sol.
Esta imagem é uma composição de exposições obtidas entre julho de 2004 e junho de 2005 com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble. A equipa de investigação usou o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para medir a distância do enxame.
Crédito: NASA, ESA e T. Brown e S. Casertano (STScI); reconhecimento: NASA, ESA e J. Anderson (STScI)

 

Os cientistas esperavam encontrar um buraco negro de massa intermédia no coração do enxame globular NGC 6397, mas ao invés encontraram aí escondidas evidências de uma concentração de buracos negros mais pequenos. Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA levaram à primeira medição da extensão de uma coleção de buracos negros num enxame globular de núcleo colapsado.

Os enxames globulares são sistemas estelares extremamente densos, nos quais as estrelas estão muito juntas. São também tipicamente muito antigos - o enxame globular que é o foco deste estudo, NGC 6397, é quase tão antigo quanto o próprio Universo. Reside a 7800 anos-luz de distância, tornando-o um dos enxames globulares mais próximos da Terra. Por causa do seu núcleo muito denso, é conhecido como um enxame de núcleo colapsado.

Quando Eduardo Vitral e Gary A. Mamon do Instituto de Astrofísica de Paris decidiram estudar o núcleo de NGC 6397, esperavam encontrar evidências de um buraco negro de massa intermédia. Estes são mais pequenos do que os buracos negros supermassivos que ficam nos núcleos de grandes galáxias, mas maiores do que os buracos negros de massa estelar formados pelo colapso de estrelas massivas. Os buracos negros de massa intermédia são o tão procurado "elo perdido" na evolução dos buracos negros e a sua mera existência é muito debatida, embora alguns candidatos já tenham sido encontrados.

Para procurar o buraco negro de massa intermédia, Vitral e Mamon analisaram as posições e velocidades das estrelas do enxame. Fizeram-no usando estimativas anteriores dos movimentos próprios das estrelas a partir de imagens do enxame obtidas pelo Hubble ao longo de vários anos, além dos movimentos próprios fornecidos pelo observatório espacial Gaia da ESA, que mede com precisão as posições, distâncias e movimentos de estrelas. O conhecimento da distância do enxame permitiu que os astrónomos traduzissem os movimentos próprios destas estrelas em velocidades.

"A nossa análise indicou que as órbitas das estrelas são quase aleatórias em todo o enxame globular, em vez de sistematicamente circulares ou muito alongadas," explicou Mamon.

"Encontrámos evidências muito fortes de massa invisível nas densas regiões centrais do enxame, mas ficámos surpresos ao descobrir que esta massa extra não é pontual, mas estendida a alguns por cento do tamanho do enxame," acrescentou Vitral.

Este componente invisível só poderia ser formado pelos remanescentes (anãs brancas, estrelas de neutrões e buracos negros) de estrelas massivas cujas regiões internas entraram em colapso sob a sua própria gravidade quando o seu combustível nuclear acabou. As estrelas afundaram progressivamente para o centro do enxame após interações gravitacionais com estrelas vizinhas menos massivas, levando à pequena extensão da concentração de massa invisível. Usando a teoria da evolução estelar, os cientistas concluíram que a maior parte da concentração invisível é composta por buracos negros de massa estelar, em vez de anãs brancas ou estrelas de neutrões que são demasiado fracas para serem observadas.

Dois estudos recentes também propuseram que os remanescentes estelares e, em particular, os buracos negros de massa estelar, podiam povoar as regiões internas dos enxames globulares.

"O nosso estudo é a primeira descoberta a fornecer tanto a massa quanto a extensão do que parece ser uma coleção de buracos negros num enxame globular de núcleo colapsado," disse Vitral.

"A nossa análise não teria sido possível sem ter os dados do Hubble para restringir as regiões internas do enxame e os dados do Gaia para restringir as formas orbitais das estrelas externas, que por sua vez restringem indiretamente as velocidades das estrelas de primeiro e segundo plano nas regiões internas," acrescentou Mamon, atestando uma colaboração internacional exemplar.

Os astrónomos também observam que esta descoberta levanta a questão de saber se as fusões destes buracos negros em enxames globulares de núcleo colapsado podem ser uma fonte importante de ondas gravitacionais detetadas recentemente pela experiência LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

 

 

 


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Os cientistas esperavam encontrar um buraco negro de massa intermédia no coração do enxame globular NGC 6397, mas ao invés encontraram aí escondidas evidências de uma concentração de buracos negros mais pequenos. Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA levaram à primeira medição da extensão de uma coleção de buracos negros num enxame globular de núcleo colapsado.
Esta é uma impressão de artista criada para visualizar a concentração de buracos negros no centro de NGC 6397. Na realidade, os buracos negros pequenos aqui são demasiado pequenos para as capacidades de observação direta de quaisquer telescópios existentes ou planeados para o futuro, incluindo o Hubble. Prevê-se que este enxame globular de núcleo colapsado possa ser o lar de mais de 20 buracos negros.
Crédito: ESA/Hubble, N. Bartmann


// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)

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Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
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STScI
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Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Gaia:
ESA
ESA - 2
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Programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia
EDR3 do Gaia
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