Hubble comprova a existência de buraco negro vagando pela Via Láctea

Os astrônomos estimam que 100 milhões de buracos negros vagam entre as estrelas da Via Láctea, mas nunca identificaram conclusivamente um buraco negro isolado.

Esta é uma ilustração de um olhar de perto em um buraco negro à deriva em nossa galáxia Via Láctea. O buraco negro é o remanescente esmagado de uma estrela massiva que explodiu como uma supernova. O núcleo sobrevivente é várias vezes a massa do nosso Sol. O buraco negro aprisiona a luz devido ao seu intenso campo gravitacional. O buraco negro distorce o espaço ao seu redor, o que distorce as imagens de estrelas de fundo alinhadas quase diretamente atrás dele. Esse efeito de "lente" gravitacional oferece a única evidência reveladora da existência de buracos negros solitários vagando por nossa galáxia, que pode ter uma população de 100 milhões. O Telescópio Espacial Hubble procura esses buracos negros procurando por distorção na luz das estrelas à medida que os buracos negros flutuam na frente das estrelas de fundo. Crédito da ilustração: FECYT, IAC

Os astrônomos estimam que 100 milhões de buracos negros vagam entre as estrelas da Via Láctea, mas nunca identificaram conclusivamente um buraco negro isolado. Após seis anos de observações meticulosas, o Telescópio Espacial Hubble da NASA, pela primeira vez, forneceu evidências diretas de um buraco negro solitário à deriva no espaço interestelar por uma medição precisa da massa do objeto fantasma. Até agora, todas as massas de buracos negros foram inferidas estatisticamente ou por meio de interações em sistemas binários ou nos núcleos de galáxias. Buracos negros de massa estelar são geralmente encontrados com estrelas companheiras, tornando este incomum.

Os buracos negros que vagam pela nossa galáxia nascem de estrelas raras e monstruosas (menos de um milésimo da população estelar da galáxia) que são pelo menos 20 vezes mais massivas que o nosso Sol. Essas estrelas explodem como supernovas, e o núcleo remanescente é esmagado pela gravidade em um buraco negro. Como a auto-detonação não é perfeitamente simétrica, o buraco negro pode dar um chute e se deslocar pela nossa galáxia como uma bala de canhão explodida.

Os telescópios não podem fotografar um buraco negro rebelde porque ele não emite luz. No entanto, um buraco negro distorce o espaço, que então desvia e amplifica a luz das estrelas de qualquer coisa que momentaneamente se alinha exatamente atrás dele.

Telescópios terrestres, que monitoram o brilho de milhões de estrelas nos ricos campos estelares em direção ao bojo central da nossa Via Láctea, procuram um brilho repentino revelador de um deles quando um objeto massivo passa entre nós e a estrela. Em seguida, o Hubble acompanha os eventos mais interessantes.

Hubble Space Telescope (HST) Imagem da animação da NASA.

Duas equipes usaram dados do Hubble em suas investigações – uma liderada por Kailash Sahu do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland; e o outro por Casey Lam da Universidade da Califórnia, Berkeley. Os resultados das equipes diferem um pouco, mas ambos sugerem a presença de um objeto compacto.

A deformação do espaço devido à gravidade de um objeto em primeiro plano que passa na frente de uma estrela localizada muito atrás dela irá momentaneamente dobrar e amplificar a luz da estrela de fundo à medida que ela passa na frente dela. Os astrônomos usam o fenômeno, chamado microlente gravitacional, para estudar estrelas e exoplanetas nos aproximadamente 30.000 eventos vistos até agora dentro de nossa galáxia.

A assinatura de um buraco negro em primeiro plano se destaca como única entre outros eventos de microlente. A gravidade muito intensa do buraco negro prolongará a duração do evento de lente por mais de 200 dias. Além disso, se o objeto interveniente fosse uma estrela em primeiro plano, isso causaria uma mudança de cor transitória na luz da estrela medida porque a luz das estrelas de primeiro plano e de fundo seriam momentaneamente misturadas. Mas nenhuma mudança de cor foi vista no evento do buraco negro.

A existência de buracos negros de massa estelar é conhecida desde o início dos anos 1970, mas todas as suas medições de massa – até agora – foram em sistemas estelares binários. O gás da estrela companheira cai no buraco negro e é aquecido a temperaturas tão altas que emite raios-X. Cerca de duas dúzias de buracos negros tiveram suas massas medidas em binários de raios-X através de seu efeito gravitacional em seus companheiros. As estimativas de massa variam de 5 a 20 massas solares. Buracos negros detectados em outras galáxias por ondas gravitacionais de fusões entre buracos negros e objetos companheiros chegaram a 90 massas solares.

“As detecções de buracos negros isolados fornecerão novos insights sobre a população desses objetos em nossa Via Láctea”, disse Sahu. Mas é uma busca de agulha no palheiro. A previsão é que apenas um em algumas centenas de eventos de microlentes seja causado por buracos negros isolados.

O próximo Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA descobrirá vários milhares de eventos de microlentes, dos quais muitos devem ser buracos negros, e as deflexões serão medidas com altíssima precisão.

Previsão de Einstein

Em um artigo de 1916 sobre a relatividade geral, Albert Einstein previu que sua teoria poderia ser testada observando a gravidade do Sol compensando a posição aparente de uma estrela de fundo. Isso foi testado por uma colaboração liderada pelos astrônomos Arthur Eddington e Frank Dyson durante um eclipse solar em 29 de maio de 1919. Eddington e seus colegas mediram uma estrela de fundo sendo compensada por 2 segundos de arco, validando as teorias de Einstein. Esses cientistas dificilmente poderiam imaginar que mais de um século depois essa mesma técnica seria usada – com uma precisão inimaginável de mil vezes melhor – para procurar buracos negros em toda a galáxia.

O Telescópio Espacial Hubble

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz as operações científicas do Hubble. O STScI é operado para a NASA pela Association of Universities for Research in Astronomy em Washington, D.C.

Com informações da NASA.