eso2210pt-br — Nota de imprensa científica

“Polícia do buraco negro" descobre um buraco negro adormecido fora da nossa galáxia

18 de Julho de 2022

Uma equipe de especialistas internacionais, conhecida por desmascarar várias descobertas de buracos negros, encontrou um buraco negro de massa estelar na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia vizinha à nossa. “Pela primeira vez, nossa equipe se reuniu para relatar uma descoberta de buraco negro, em vez de rejeitar uma", disse o líder do estudo Tomer Shenar. Além disso, a equipe descobriu também que a estrela que deu origem a este buraco negro desapareceu sem qualquer sinal de uma explosão poderosa. A descoberta foi feita graças a seis anos de observações obtidas com o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO).

Identificamos uma ‘agulha num palheiro’”, disse Shenar que começou o estudo na KU Leuven, na Bélgica [1], e é agora bolsista Marie-Curie na Universidade de Amsterdã, na Holanda. Apesar de terem sido propostos outros candidatos a buracos negros similares, a equipe afirma que este é o primeiro buraco negro de massa estelar 'adormecido' a ser detectado inequivocamente fora de nossa galáxia.

Buracos negros de massa estelar são formados quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas e colapsam sob sua própria gravidade. Em um binário, um sistema de duas estrelas girando em torno uma da outra, esse processo deixa para trás um buraco negro em órbita com uma estrela companheira luminosa. Diz-se que um buraco negro está "adormecido" se não emite altos níveis de raios X, sendo esta precisamente a maneira como tais buracos negros são tipicamente detectados. “É incrível que quase não saibamos de buracos negros adormecidos, dado o quão comuns os astrônomos acreditam que sejam”, explica o co-autor do estudo Pablo Marchant, da KU Leuven. O buraco negro agora descoberto tem, pelo menos, nove vezes a massa do nosso Sol e orbita uma estrela azul quente com 25 vezes a massa solar.

Os buracos negros adormecidos são particularmente difíceis de detectar uma vez que não interagem muito com o meio que os rodeia. “Já há mais de dois anos que andamos à procura destes sistemas binários com buracos negros”, diz a co-autora do trabalho Julia Bodensteiner, pesquisadora bolsista do ESO na Alemanha. “Fiquei muito entusiasmada quando soube do VFTS 243, que é, na minha opinião, o candidato mais convincente encontrado até à hoje”. [2]

Para encontrar VFTS 243, a equipe observou quase 1000 estrelas massivas na região da Nebulosa da Tarântula, localizada na Grande Nuvem de Magalhães, procurando aquelas que podiam ter buracos negros como companheiros. Identificar estes companheiros como sendo buracos negros é extremamente difícil, já que existem muitas outras alternativas.

Como pesquisador que tem refutado potenciais buracos negros nos últimos anos, confesso que me senti extremamente cético em relação a esta descoberta”, disse Shenar. Este ceticismo era compartilhado pelo co-autor Kareem El-Badry, do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian nos EUA, a quem Shenar chama o “destruidor de buracos negros”. “Quando Tomer me pediu para verificar estes resultados, eu estava com bastantes dúvidas. No entanto, não consegui encontrar nenhuma explicação plausível para os dados sem envolver um buraco negro”, explica El-Badry.

A descoberta também deu à equipe uma visão única dos processos que acompanham a formação dos buracos negros. Os astrônomos acreditam que um buraco negro de massa estelar se forma quando o núcleo de uma estrela massiva moribunda colapsa, mas não sabem bem se este evento é ou não acompanhado por uma violenta explosão de supernova.

A estrela que deu origem ao buraco negro observado em VFTS 243 parece ter colapsado completamente sem sinal algum de uma explosão anterior”, explica Shenar. “Evidências deste cenário de 'colapso direto' têm surgido recentemente, mas agora o nosso estudo mostra uma das indicações mais diretas deste fenômeno. Isto tem enormes implicações para a origem da fusão de buracos negros no cosmos”.

O buraco negro em VFTS 243 foi encontrado com o auxílio de seis anos de observações da Nebulosa da Tarântula obtidas com o instrumento FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), montado no VLT do ESO [3].

Apesar do apelido “polícia de buracos negros”, a equipe encoraja a investigação ativa deste resultado e espera que o seu trabalho, publicado hoje na revista Nature Astronomy, permita a descoberta de outros buracos negros de massa estelar em órbita de estrelas massivas, milhares dos quais estão previstos para existir em Via Láctea e nas Nuvens de Magalhães.

É claro que espero que outros pesquisadores desta área verifiquem cuidadosamentea nossa análise e tentem encontrar modelos alternativos”, conclui El-Badry. “Este é um projeto muito empolgante para se estar envolvido”.

Notas

[1] O trabalho foi conduzido por uma equipe de pesquisadores liderados por Hugues Sana, do Instituto de Astronomia da KU Leuven.

[2] Um estudo separado liderado por Laurent Mahy, que envolveu muitos membros da mesma equipe e foi aceito para publicação na revista Astronomy & Astrophysics, relata outro promissor candidato a buraco negro de massa estelar, no sistema HD 130298 em nossa própria Via Láctea.

[3] As observações usadas neste trabalho de pesquisa cobrem cerca de seis anos: são dados do rastreio VLT FLAMES Tarantula Survey (liderado por Chris Evans do Centro de Tecnologia e Astronomia do Reino Unido, STFC, Observatório Real de Edimburgo; agora na Agência Espacial Europeia) obtidos em 2008 e 2009, e dados adicionais do programa Tarantula Massive Binary Monitoring (liderado por Hugues Sana, KU Leuven), obtidos entre 2012 e 2014.

Mais Informações

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado “An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud” publicado na revista Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).

A pesquisa que levou a esses resultados recebeu financiamento do Conselho Europeu de Pesquisa no âmbito do programa de pesquisa e inovação Horizonte 2020 da União Europeia (bolsa n.º 772225: MULTIPLES) (PI: Sana).

A equipe é composta por: T. Shenar (Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica [KU Leuven]; Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, Universidade de Amesterdã, Amesterdã, Holanda [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Observatório Real da Bélgica, Bruxelas, Bélgica), K. El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, EUA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, EUA; Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Alemanha, Instituto Max Planck de Radioastronomia, Bona, Alemanha [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Alemanha, MPIfR), L. A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil; Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brasil), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Alemanha), P. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, Reino Unido), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Espanha; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Espanha), M. Gromadzki (Observatório Astronómico, Universidade de Varsóvia, Polónia [Varsóvia]), V. Henault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canadá), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Espanha [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Espanha [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Varsóvia), S. Kozłowski (Varsóvia), D. J. Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Espanha), P. Mróz (Warsaw), A. F. J. Moffat (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canadá), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Varsóvia), R. Poleski (Varsóvia), K. Rybicki (Varsóvia e Departamento de Física das Partículas e Astrofísica, Instituto de Ciências Weizmann, Israel), F. R. N. Schneider (Instituto de Estudos Teóricos de Heidelberg, Heidelberg, Alemanha [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Alemanha), D. M. Skowron (Varsóvia), J. Skowron (Varsóvia), I. Soszyński (Varsóvia), M. K. Szymański (Varsóvia), S. Toonen (API), A. Udalski (Varsóvia), K. Ulaczyk (Department of Physics, University of Warwick, Reino Unido), J. S. Vink (Armagh Observatory & Planetarium, Reino Unido) e M. Wrona (Varsóvia).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) permite que cientistas de todo o mundo descubram os segredos do Universo para o benefício de todos. Nós projetamos, construímos e operamos observatórios de classe mundial no solo - que os astrônomos usam para para pesquisar as maiores questões astronômicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia - e promover a colaboração internacional em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, hoje o ESO é apoiado por 16 Estados Membros (Áustria, Bélgica, República Tcheca, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Irlanda, Itália, Holanda, Polônia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido), além do país anfitrião, o Chile, e a Austrália, como parceiro estratégico. A Sede do ESO e seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, estão localizados perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar maravilhoso com condições únicas para observar o céu, hospeda nossos telescópios. O ESO opera três locais de observação: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferômetro do Very Large Telescope, bem como dois telescópios de rastreio: o VISTA trabalhando no infravermelho e o VLT Survey Telescope de luz visível. Também no Paranal, o ESO hospedará e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Junto com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA em Chajnantor, duas instalações que observam os céus na faixa milimétrica e submilimétrica. No Cerro Armazones, perto do Paranal, estamos construindo "o maior olho do mundo virado para o céu" - o Extremely Large Telescope do ESO. De nossos escritórios em Santiago, Chile, apoiamos nossas operações no país e nos relacionamos com parceiros e a sociedade chilena.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2210, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Eugênio Reis Neto, do Observatório Nacional/MCTIC. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Eugênio Reis Neto.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso2210pt-br
Nome:Large Magellanic Cloud, VFTS 243
Tipo:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FLAMES
Science data:2022NatAs...6.1085S

Imagens

Concepção artística de VFTS 243 na Nebulosa da Tarântula
Concepção artística de VFTS 243 na Nebulosa da Tarântula
A região rica em torno da Nebulosa da Tarântula na Grande Nuvem de Magalhães
A região rica em torno da Nebulosa da Tarântula na Grande Nuvem de Magalhães
Imagem composta rádio/infravermelho de 30 Doradus
Imagem composta rádio/infravermelho de 30 Doradus

Vídeos

'Polícia de buracos negros' descobre buraco negro extragaláctico (ESOcast 255 Light)
'Polícia de buracos negros' descobre buraco negro extragaláctico (ESOcast 255 Light)
Concepção artística de VFTS 243
Concepção artística de VFTS 243
Aproximando-se de VFTS 243
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