Um aglomerado fofo de estrelas espalhando-se pelo céu pode ter um segredo escondido em seu coração: um enxame de mais de 100 massas estelares buracos negros.
O aglomerado estelar em questão chama-se Palomar 5. É um fluxo estelar que se estende por 30.000 anos-luz e está localizado a cerca de 80.000 anos-luz de distância.
Esses aglomerados globulares são frequentemente considerados “fósseis” do Universo primitivo. São muito densas e esféricas, contendo normalmente cerca de 100.000 a 1 milhão de estrelas muito antigas; alguns, como NGC 6397são quase tão antigos quanto o próprio Universo.
Em qualquer aglomerado globular, todas as suas estrelas se formaram ao mesmo tempo, a partir da mesma nuvem de gás. A Through Láctea tem mais de 150 conhecidas aglomerados globulares; esses objetos são excelentes ferramentas para estudar, por exemplo, o história do Universoou o conteúdo de matéria escura das galáxias que orbitam.
Mas há outro tipo de grupo estelar que está a ganhar mais atenção – correntes de maré, longos rios de estrelas que se estendem pelo céu.
Anteriormente, estes eram difíceis de identificar, mas com a ajuda do observatório espacial de Gaia dados mapeados a Through Láctea com alta precisão em três dimensões, mais esses fluxos foi trouxe à luz.
“Não sabemos como é que estas correntes se formam, mas uma ideia é que sejam aglomerados estelares perturbados”, disse o astrofísico Mark Gieles, da Universidade de Barcelona, em Espanha. explicado em 2021 quando os pesquisadores anunciaram pela primeira vez a descoberta.
“No entanto, nenhum dos fluxos recentemente descobertos tem um aglomerado estelar associado a eles, portanto não podemos ter certeza. Portanto, para entender como esses fluxos se formaram, precisamos estudar um com um sistema estelar associado a ele. Palomar 5 é o único caso, tornando-a uma Pedra de Roseta para a compreensão da formação de riachos e é por isso que a estudamos detalhadamente.”
Palomar 5 parece único porque tem uma distribuição muito ampla e frouxa de estrelas e uma longa corrente de maré, abrangendo mais de 20 graus no céu, então Gieles e sua equipe se concentraram nele.
A equipe usou simulações detalhadas de N corpos para recriar as órbitas e evoluções de cada estrela do aglomerado, para ver como elas poderiam ter chegado onde estão hoje.
Uma vez que evidências recentes sugerem que populações de buracos negros poderia existir nas regiões centrais dos aglomerados globulares, e uma vez que as interações gravitacionais com buracos negros são conhecidas por enviar estrelas para longeos cientistas incluíram buracos negros em algumas de suas simulações.
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Os seus resultados mostraram que uma população de buracos negros de massa estelar dentro de Palomar 5 poderia ter resultado na configuração que vemos hoje. As interações orbitais teriam lançado as estrelas para fora do aglomerado e para dentro da corrente de maré, mas apenas com um número significativamente maior de buracos negros do que o previsto.
As estrelas que escapam do aglomerado com mais eficiência e rapidez do que os buracos negros teriam alterado a proporção dos buracos negros, aumentando-a bastante.
“O número de buracos negros é aproximadamente três vezes maior do que o esperado a partir do número de estrelas no aglomerado, e isso significa que mais de 20% da massa complete do aglomerado é composta de buracos negros.” Gieles disse.
“Cada um deles tem uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol e formaram-se em explosões de supernovas no remaining da vida de estrelas massivas, quando o aglomerado ainda period muito jovem.”
Em cerca de um bilhão de anos, mostraram as simulações da equipe, o aglomerado se dissolverá completamente. Pouco antes de isso acontecer, o que resta do aglomerado consistirá inteiramente de buracos negros, orbitando o centro galáctico. Afinal, isso sugere que Palomar 5 não é único – ele se dissolverá completamente em uma corrente estelar, assim como outras que descobrimos.
Também sugere que outros aglomerados globulares provavelmente compartilharão o mesmo destino, eventualmente. E oferece a confirmação de que os aglomerados globulares podem ser excelentes locais para procurar buracos negros que eventualmente irão colidir, bem como a indescritível classe de buracos negros de peso médioentre pesos leves de massa estelar e pesos pesados supermassivos.
“Acredita-se que uma grande fração do binário buraco negro fusões se formam em aglomerados de estrelas”, disse o astrofísico Fabio Antonini da Universidade de Cardiff, no Reino Unido.
“Uma grande incógnita neste cenário é quantos buracos negros existem em aglomerados, o que é difícil de restringir observacionalmente porque não podemos ver buracos negros. Nosso método nos dá uma maneira de saber quantos buracos negros existem em um aglomerado de estrelas por olhando para as estrelas que eles ejetam.”
A pesquisa foi publicada em Astronomia da Natureza.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em julho de 2021.
