Astrônomos avaliam a detecção de buraco negro flutuante visível

Se, como os astrônomos acreditam, a morte de grandes estrelas deixa buracos negros, deve haver centenas de milhões deles espalhados por toda a Via Láctea. O problema é que buracos negros isolados são invisíveis.

Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade da Califórnia, em Berkeley, descobriu pela primeira vez o que pode ser um buraco negro flutuante ao observar o brilho de uma estrela mais distante quando a luz foi distorcida pelo forte campo gravitacional do objeto — então — chamado microlente gravitacional.

Uma equipe liderada pelo estudante de pós-graduação Casey Lam e Jessica Lu, professora associada de astronomia da UC Berkeley, estima que a massa do objeto compacto invisível localizado esteja entre 1,6 e 4,4 vezes a do Sol. Como os astrônomos pensam que o remanescente de uma estrela morta deve ser mais pesado que 2,2 massas solares para se transformar em um buraco negro, os pesquisadores alertam que o objeto pode ser uma estrela de nêutrons em vez de um buraco negro.

As estrelas de nêutrons também são objetos densos e altamente compactos, mas a gravidade é equilibrada pela pressão interna de nêutrons, o que evita um colapso ainda maior em um buraco negro.

Seja um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, o objeto é o primeiro remanescente estelar escuro — um “fantasma” estelar — descoberto vagando pela galáxia sem par com outra estrela.

"Este é o primeiro buraco negro flutuante ou estrela de nêutrons descoberto com microlente gravitacional", disse Lu. "Com a microlente, podemos sondar esses objetos solitários e compactos e pesá-los. Acho que abrimos uma nova janela para esses objetos escuros, que não podem ser vistos de outra maneira", completou o estudante.

Determinar quantos desses objetos compactos povoam a Via Láctea ajudará os astrônomos a entender a evolução das estrelas — em particular, como elas morrem — e de nossa galáxia, e talvez revelar se algum dos buracos negros invisíveis são buracos negros primordiais, que alguns cosmólogos pensam que foram produzidos em grandes quantidades durante o Big Bang.

A análise de Lam, Lu e sua equipe internacional foi aceita para publicação no The Astrophysical Journal Letters. A análise inclui quatro outros eventos de microlente que a equipe concluiu que não foram causados por um buraco negro, embora dois provavelmente tenham sido causados por uma anã branca ou uma estrela de nêutrons. A equipe também concluiu que a provável população de buracos negros na galáxia é de 200 milhões — mais ou menos o que a maioria dos teóricos previu.

Notavelmente, uma equipe concorrente do Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore analisou o mesmo evento de microlente e afirma que a massa do objeto compacto está mais próxima de 7,1 massas solares e, indiscutivelmente, um buraco negro.

Um artigo descrevendo a análise da equipe STScI, liderada por Kailash Sahu, foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal. Ambas as equipes usaram os mesmos dados: medições fotométricas do brilho da estrela distante à medida que sua luz era distorcida ou "lente" pelo objeto supercompacto e medições astrométricas da mudança da localização da estrela distante no céu como resultado da ação gravitacional. distorção pelo objeto da lente.

Os dados fotométricos vieram de dois levantamentos de microlentes: o Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), que emprega um telescópio de 1,3 metros no Chile operado pela Universidade de Varsóvia, e o experimento Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), que é montado em um telescópio de 1,8 metros na Nova Zelândia operado pela Universidade de Osaka. Os dados astrométricos vieram do Telescópio Espacial Hubble da NASA. O STScI gerencia o programa científico do telescópio e conduz suas operações científicas.

Como ambas as pesquisas de microlente capturaram o mesmo objeto, ele tem dois nomes: MOA-2011-BLG-191 e OGLE-2011-BLG-0462, ou OB110462, para abreviar. 

Enquanto pesquisas como essas descobrem cerca de 2.000 estrelas iluminadas por microlentes a cada ano na Via Láctea, a adição de dados astrométricos é o que permitiu que as duas equipes determinassem a massa do objeto compacto e sua distância da Terra.

A equipe liderada pela UC Berkeley estimou que está entre 2.280 e 6.260 anos-luz (700-1920 parsecs) de distância, na direção do centro da Via Láctea e perto da grande protuberância que circunda o buraco negro maciço central da galáxia.

O grupo STScI estimou que fica a cerca de 5.153 anos-luz (1.580 parsecs) de distância.