O sensacional “Problema dos Três Corpos”, do escritor chinês de ficção científica Liu Cixin, mostrou claramente quão instável e, portanto, um fenômeno raro no Universo pode ser um sistema estelar de três objetos de massa estelar (estrelas ou um buraco negro). Ainda mais surpreendente foi a descoberta de tal sistema, no centro do qual foi descoberto pela primeira vez um buraco negro.
Representação artística do sistema V404 Cygni (o buraco negro destruindo uma estrela próxima e segurando uma estrela distante). Fonte da imagem: Jorge Lugo
A fonte de informação para a descoberta foram dados recolhidos pelo satélite astrométrico europeu Gaia. Este dispositivo cria um catálogo tridimensional dinâmico de estrelas na Via Láctea e um pouco além. “Gaia” determina o vetor e a velocidade de movimento das estrelas, o que permite determinar objetos gravitacionalmente ligados e identificar sistemas duplos e até triplos.
De acordo com as medições de Gaia, o sistema originalmente pensado para ser um sistema binário, V404 Cygni, inclui uma terceira estrela. O sistema está a 7.800 anos-luz de distância da Terra. Não muito longe do centro compacto na forma de um buraco negro de massa estelar e de uma estrela próxima sendo dilacerada por ele com um período orbital de 6,5 dias, existe uma terceira estrela, aparentemente conectada gravitacionalmente ao sistema. A ressalva é que esta estrela está localizada a uma distância de 3.500 UA. de um buraco negro e faz uma revolução completa em torno dele em 70 mil anos. Esta estrela já tinha sido visível antes, mas apenas as medições de Gaia foram capazes de mostrar a sua ligação com os dois objetos centrais.
Na verdade, em tal configuração, o notório problema dos três corpos é resolvido de maneira positiva – tal sistema será gravitacionalmente estável por um tempo condicionalmente infinitamente longo. A essência da descoberta é diferente – a ligação gravitacional da terceira estrela distante ao par central é tão fraca que nesta situação parece impossível.
À esquerda está uma imagem do par central e de uma estrela distante em óptica, à direita – na faixa infravermelha. Fonte da imagem: Natureza 2024
O fato é que o buraco negro central deveria ter se formado como resultado de uma explosão de supernova, eliminado sua camada externa e colapsado junto com seu núcleo. Todas essas manifestações violentas deveriam ter quebrado a fraca conexão gravitacional com a terceira estrela. Isto não teria acontecido apenas se o colapso tivesse ocorrido sem uma explosão de supernova. Tal fenômeno é teoricamente possível, mas é difícil de detectar e confirmar com observações (a supernova será visível em qualquer caso).
A modelagem da situação com o sistema Cygnus V404 mostrou que o colapso da estrela central para dentro é o cenário mais provável para descrever o que os astrônomos viram nos dados de Gaia e nas observações subsequentes do sistema. A questão surgiu imediatamente: é apenas sorte ou os sistemas triplos com buracos negros são um estágio indispensável ou de ocorrência frequente na evolução dos buracos negros? Somente observações subsequentes poderão responder a esta questão.