Um elo perdido na evolução dos buracos negros foi descoberto não muito longe de nós – um objeto invisível de massa intermediária

Graças ao telescópio Hubble, os astrônomos receberam novas evidências da presença de um buraco negro de massa intermediária perto da Terra – o objeto mais raro do Universo que nunca foi descoberto com segurança. O objeto foi encontrado em um aglomerado globular de estrelas a apenas 6.000 anos-luz de nosso sistema. Pelos padrões cósmicos, é como o quintal de um vizinho.

Um aglomerado globular no qual um misterioso objeto de massa intermediária foi descoberto. Fonte da imagem: ESA/Hubble, NASA

É engraçado como os buracos negros de massa intermediária são um mistério ao quadrado. Nós mesmos não podemos ver os buracos negros – a luz e a radiação eletromagnética como um todo não voam para fora de seus horizontes de eventos. Detectamos esses objetos a partir de observações indiretas na forma de gravitação em direção a eles por estrelas ou da radiação de discos de acreção superaquecidos, e a modelagem põe fim a esse problema. É a simulação que filtra os buracos negros de uma série de anãs invisíveis, estrelas de nêutrons e outras coisas que, devido à sensibilidade limitada, nossos telescópios podem não ver.

E entre os muitos objetos invisíveis descobertos – buracos negros – não há um único que seja interpretado com segurança como um buraco negro de massa intermediária. Existem pequenos buracos negros pesando até 100 massas solares, buracos negros maciços com massas de centenas de milhares de massas solares e supermassivos – de um milhão de massas solares. Buracos negros na faixa de 100 a 100.000 massas solares não são observados na natureza, mas deveriam ser!

No entanto, os astrônomos encontraram alguns candidatos a buracos negros de massa intermediária (entre as centenas de milhões de pequenos buracos negros descobertos apenas em nossa galáxia). São objetos 3XMM J215022.4-055108, que o Hubble ajudou a descobrir em 2020, e HLX-1, descoberto em 2009. Ambos estão em densos aglomerados de estrelas na periferia de outras galáxias. Cada um desses candidatos tem uma massa de até várias dezenas de milhares de massas solares. Além disso, vários buracos negros, provavelmente com massa intermediária, foram descobertos pelo observatório de raios-X Chandra da NASA, mas ainda há muitas dúvidas sobre essas descobertas.

Finalmente, os astrônomos usaram o Hubble para caçar os indescritíveis buracos negros de massa intermediária em nossa vizinhança. Como mencionado acima, eles são detectados indiretamente, por exemplo, pelo movimento circular das estrelas em certas regiões onde não há centro visível. Essas coisas são melhor observadas o mais próximo possível, a fim de excluir definitivamente objetos escuros e calcular com mais precisão as trajetórias circulares de objetos visíveis.

«O Hubble foi direcionado para o núcleo da galáxia Messier 4 (M4), um aglomerado globular de estrelas a 6.000 anos-luz da Terra. O vídeo mostra como as estrelas se movem em círculo em torno de um centro de massa invisível ao longo de 12 anos de observações (os arquivos do telescópio foram usados ​​para isso). As simulações mostraram que é extremamente provável que seja apenas um buraco negro de massa intermediária, estimado em 800 massas solares. O Hubble acabou com esse mistério e se tornou a ferramenta que forneceu a evidência mais convincente até hoje da existência de buracos negros de massa intermediária.

Como os buracos negros de massa intermediária em aglomerados globulares têm sido indescritíveis por muito tempo, os astrônomos fizeram uma ressalva: “Embora não possamos afirmar totalmente que este é um centro de gravidade [objeto compacto], podemos mostrar que é muito pequeno. É muito pequeno para que possamos explicá-lo de outra forma que não seja um único buraco negro. Alternativamente, pode haver um mecanismo estelar que simplesmente não conhecemos, pelo menos dentro da estrutura da física atual.