Astrônomos encontram buraco negro "adormecido" a 2 mil anos-luz da Terra

Astrônomos identificaram o buraco negro estelar mais massivo conhecido na Via Láctea, após detectarem uma oscilação incomum no espaço.

O chamado “gigante adormecido”, nomeado Gaia BH3, tem uma massa quase 33 vezes maior que a do nosso Sol e está localizado a 1.926 anos-luz de distância na constelação de Aquila, tornando-se o segundo buraco negro mais próximo da Terra já conhecido. O buraco negro mais próximo é o Gaia BH1, que está localizado a cerca de 1.500 anos-luz de distância e possui uma massa quase 10 vezes maior que a do nosso Sol.

Os astrônomos descobriram o buraco negro enquanto vasculhavam observações feitas pelo telescópio espacial Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA) para uma próxima divulgação de dados para a comunidade científica. Os pesquisadores não esperavam encontrar nada, mas um movimento peculiar — causado pela influência gravitacional de Gaia BH3 em uma estrela companheira próxima — chamou a atenção deles.

Muitos buracos negros “adormecidos” não têm uma companhia perto o suficiente para devorar, então são muito mais difíceis de detectar e não geram nenhuma luz. Mas outros buracos negros estelares sugam matéria de estrelas companheiras, e essa troca de matéria libera raios X brilhantes que podem ser detectados por telescópios.

O movimento oscilante de uma velha estrela gigante na constelação de Aquila revelou que ela estava em uma dança orbital com um buraco negro dormente, sendo o terceiro buraco negro dormente desse tipo detectado por Gaia.

Os pesquisadores usaram o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (ESO) no Deserto do Atacama, no Chile, e outros observatórios terrestres para confirmar a massa de Gaia BH3. O estudo também ofereceu novas pistas sobre como esses enormes buracos negros se formaram. As descobertas foram publicadas na terça-feira (16) na revista Astronomy & Astrophysics.

“Ninguém esperava encontrar um buraco negro de alta massa à espreita nas proximidades, não detectado até agora”, disse o principal autor do estudo, Pasquale Panuzzo, astrônomo do Observatório de Paris, parte do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França e membro da colaboração Gaia, em um comunicado. “Esta é o tipo de descoberta que você faz uma vez na vida de pesquisador.”

Os segredos de estrelas antigas

O título de buraco negro mais massivo da nossa galáxia sempre pertencerá a Sagitário A*, o buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea, que tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol, mas isso porque é um buraco negro supermassivo, ao invés de um buraco negro estelar.

O processo pelo qual os buracos negros supermassivos se formam é pouco compreendido, mas uma teoria sugere que isso acontece quando nuvens cósmicas massivas entram em colapso. Buracos negros estelares se formam quando estrelas massivas morrem. Portanto, Gaia BH3 é o buraco negro mais massivo da nossa galáxia, formado a partir da morte de uma estrela massiva.

Buracos negros estelares observados em toda a Via Láctea têm cerca de 10 vezes a massa do Sol, em média. Até a descoberta de Gaia BH3, o maior buraco negro estelar conhecido em nossa galáxia era Cygnus X-1, que tem 21 vezes a massa do Sol. Embora Gaia BH3 seja um achado excepcional em nossa galáxia pelos padrões dos astrônomos, ele tem massa similar a objetos encontrados em galáxias muito distantes.

Cientistas acreditam que buracos negros estelares com massas como a de Gaia BH3 se formaram quando estrelas pobres em metais entraram em colapso. Essas estrelas, que incluem hidrogênio e hélio como seus elementos mais pesados, provavelmente perdem menos massa ao longo de suas vidas, então elas têm mais material no final, o que pode resultar em um buraco negro de alta massa.

Mas os astrônomos não conseguiram encontrar evidências ligando diretamente buracos negros de alta massa e estrelas pobres em metais até descobrirem Gaia BH3.

Os autores do estudo disseram que estrelas em pares tendem a ter composição similar. Fiéis às expectativas, os pesquisadores descobriram que a estrela orbitando Gaia BH3 era pobre em metais, o que significa que a estrela que formou Gaia BH3 provavelmente era igual.

“O que me impressiona é que a composição química da companheira é semelhante ao que encontramos em estrelas antigas e pobres em metais na galáxia”, disse a coautora do estudo Elisabetta Caffau, membro da colaboração Gaia no Observatório de Paris.

A estrela que orbita Gaia BH3 provavelmente se formou nos primeiros 2 bilhões de anos após o big bang ter criado o universo há 13,8 bilhões de anos. A trajetória da estrela, que se move na direção oposta de muitas estrelas no disco galáctico da Via Láctea, sugere que ela fazia parte de uma pequena galáxia que se fundiu com a Via Láctea há mais de 8 bilhões de anos.

Agora, a equipe espera que a pesquisa permita que outros astrônomos estudem o colossal buraco negro e descubram mais de seus segredos sem ter que esperar pelo restante da liberação de dados de Gaia, programada para o final de 2025.

“É impressionante ver o impacto transformador que Gaia está tendo na astronomia e na astrofísica”, disse Carole Mundell, diretora de ciência da Agência Espacial Europeia. “Suas descobertas estão indo muito além do propósito original da missão, que é criar um mapa multidimensional extraordinariamente preciso de mais de um bilhão de estrelas em toda a Via Láctea.”