eso1004pt — Nota de Imprensa Científica

Caçadores de Buracos Negros Batem Novo Recorde de Distância

27 de Janeiro de 2010

Utilizando o Very Large Telescope do ESO os astrónomos detectaram, numa outra galáxia, o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje. Com uma massa de cerca de quinze vezes a massa do Sol, este é igualmente o segundo buraco negro mais maciço conhecido até hoje. O objecto encontra-se em interacção com uma estrela que, em pouco tempo, irá dar origem, também ela, a um buraco negro.

Os buracos negros estelares [1] encontrados na Via Láctea possuem até cerca de dez vezes a massa do Sol, o que é bastante significativo. No entanto, fora da nossa Galáxia, pode bem ser que estes sejam jogadores de segunda divisão, já que os astrónomos descobriram outro buraco negro com uma massa superior a quinze vezes a massa solar. Este é um dos três objectos deste tipo encontrados até agora.

O novo buraco negro descoberto encontra-se numa galáxia espiral chamada NGC 300, situada a cerca de seis milhões de anos-luz de distância. “Este é o buraco negro estelar mais distante descoberto até hoje para o qual foi possível calcular a massa. É também o primeiro que observamos fora da nossa vizinhança galáctica, o Grupo Local, “ diz Paul Crowther, Professor de Astrofísica na Universidade de Sheffield e autor principal do artigo que apresenta este estudo. O buraco negro tem uma interessante companheira, uma estrela Wolf-Rayet, também ela com uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol. As estrelas Wolf-Rayet encontram-se no final das suas vidas e expelem a maior parte das suas camadas exteriores para o meio interestelar antes de explodirem sob a forma de supernovas, altura em que os seus núcleos implodem dando origem a buracos negros.

Em 2007, um instrumento de raios X a bordo do observatório Swift da NASA observou a vizinhança da maior fonte de raios X na NGC 300, a qual tinha sido descoberta anteriormente pelo observatório de raios X, XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia. “Captámos emissão de raios X periódica e extremamente intensa, um sinal de que provavelmente um buraco negro se encontra na região,” explica Stefania Carpano, membro da equipa da ESA.

Graças às novas observações obtidas pelo instrumento FORS2, montado no Very Large Telescope do ESO, os astrónomos puderam confirmar a hipótese anterior. Os novos dados mostram que o buraco negro e a estrela Wolf-Rayet dançam em volta um do outro numa valsa diabólica, com um período de cerca de 32 horas. Os astrónomos descobriram igualmente que o buraco negro se encontra a arrancar matéria da estrela à medida que os dois objectos orbitam em torno um do outro.

“São realmente um “casal muito íntimo”, diz o colaborador Robin Barnard. “ Como é que um sistema tão fortemente ligado se criou é ainda um mistério.”

Apenas um outro sistema deste tipo foi previamente observado. No entanto, sistemas comportando um buraco negro e uma estrela companheira não são desconhecidos dos astrónomos. Baseados nestes sistemas, os astrónomos deduziram uma ligação entre a massa do buraco negro e a química galáctica. “Observámos que a maioria dos buracos negros tendem a ser descobertos em galáxias pequenas que contêm menos elementos químicos “pesados”, diz Crowther [2]. “Galáxias maiores, mais ricas nestes elementos pesados, tais como a Via Láctea, apenas conseguem produzir buracos negros de menor massa.” Os astrónomos acreditam que uma maior concentração de elementos químicos pesados influencia a evolução das estrelas, aumentando a quantidade de matéria expelida, o que resulta num buraco negro mais pequeno quando o resto finalmente colapsa.

Daqui a menos de um milhão de anos será a estrela Wolf-Rayet que explodirá como uma supernova dando origem a um buraco negro. “Se o sistema sobreviver a esta segunda explosão, dar-se-à a fusão dos dois buracos negros, processo que libertará enormes quantidades de energia sob a forma de ondas gravitacionais [3],” conclui Crowther. No entanto, demorará ainda alguns milhares de milhões de anos até que a fusão esteja completa. “O nosso estudo mostra que tais sistemas poderão existir e que os que já evoluíram para um buraco negro binário poderão ser detectados por sondas de ondas gravitacionais, tais como as LIGO ou Virgo [4].”

Notas

[1] Os buracos negros estelares são os restos finais, extremamente densos, que resultam do colapso de estrelas de grande massa. Estes buracos negros têm massas que vão até cerca de vinte vezes a massa solar, em oposição aos buracos negros supermassivos, que se observam no centro da maioria das galáxias, os quais apresentam massas compreendidas entre o milhão e o milhar de milhão da massa do Sol. Até agora, foram encontrados cerca de 20 buracos negros estelares.

[2] Em astronomia definem-se elementos químicos pesados ou “metais” como todos os elementos químicos mais pesados que o hélio.

[3] Previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein, as ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço-tempo. Ondas gravitacionais significativas são produzidas quando existem variações extremas de campos gravitacionais intensos com o tempo, como por exemplo durante a fusão de dois buracos negros. A detecção de ondas gravitacionais, nunca até agora observadas directamente, é um dos maiores desafios das próximas décadas.

[4] As experiências LIGO e Virgo têm como objectivo a detecção de ondas gravitacionais utilizando interferómetros sensíveis, em Itália e nos Estados Unidos.

Informações adicionais

Este trabalho foi apresentado num artigo que será publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (NGC 300 X-1 is a Wolf–Rayet/Black Hole binary, P.A. Crowther et al.).

A equipa é composta por Paul Crowther e Vik Dhillon (Universidade de Sheffield, UK), Robin Barnard e Simon Clark (The Open University, UK), e Stefania Carpano e Andy Pollock (ESAC, Madrid, Espanha).

O ESO, o Observatório do Sul Europeu, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 14 países: Áustria, Alemanha, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Itália, Holanda, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

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João Fernandes
Departamento de Matemática, Universidade de Coimbra
Coimbra, Portugal
Tel.: 914002960
Email: eson.portugal@gmail.com

Paul Crowther
University of Sheffield, UK
Tel.: +44-114 222 4291
Email: Paul.Crowther (at) sheffield.ac.uk

Stefania Carpano
ESTEC, ESA
The Netherlands
Tel.: +31-71-5654827
Email: scarpano (at) rssd.esa.int

Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1004, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.

Sobre a Nota de Imprensa

Nº da Notícia:eso1004pt
Nome:NGC 300 X-1
Tipo:• X - Stars
• X - Quasars & Black Holes
Facility:Very Large Telescope
Science data:2010MNRAS.403L..41C

Imagens

The black hole inside NGC 300 X-1 (artist’s impression)
The black hole inside NGC 300 X-1 (artist’s impression)
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NGC 300 X-1 in the spiral galaxy NGC 300
NGC 300 X-1 in the spiral galaxy NGC 300
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NGC 300 X-1 in the spiral galaxy NGC 300
NGC 300 X-1 in the spiral galaxy NGC 300
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The surroundings of NGC 300
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Artist’s impression
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Zoom in onto the stellar black hole NGC 300 X-1
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