Astrônomos encontram o primeiro buraco negro de massa estelar identificado no aglomerado Omega Centauri e descobrem um sistema tão incomum que pode ajudar a explicar como esses objetos se formam em regiões repletas de estrelas

Durante décadas, o imenso aglomerado globular Omega Centauri intrigou astrônomos pela aparente ausência de buracos negros estelares. Agora, observações combinadas dos telescópios espaciais Hubble e James Webb finalmente revelaram o primeiro exemplar dessa população oculta a 18 mil anos-luz da Terra.

Como os telescópios Hubble e James Webb encontraram o buraco negro?

A equipe liderada por Matthew Whitaker, da Universidade de Utah, aplicou a técnica de astrometria para rastrear movimentos minúsculos das estrelas ao longo do tempo. Os pesquisadores analisaram mais de vinte anos de registros arquivados do telescópio Hubble entre 2002 e 2023.

Para refinar a precisão das medições, os cientistas integraram dados recentes no infravermelho próximo obtidos pelo Webb. Essa combinação permitiu detectar o deslocamento de uma estrela visível orbitando um objeto invisível extremamente massivo, batizado oficialmente pelos autores como oMEGACat BH-2.

Por que os buracos negros de Omega Centauri permaneciam escondidos?

Composto por dez milhões de estrelas ligadas gravitacionalmente, o aglomerado Omega Centauri deveria abrigar cerca de dez mil buracos negros de massa estelar. Contudo, investigações anteriores fracassaram porque buscavam emissões de raios X ou sinais de rádio gerados por matéria capturada.

Quando um buraco negro não consome gás de uma estrela vizinha, ele permanece silencioso e invisível aos métodos tradicionais de velocidade radial. O rastreamento astrométrico contornou essa limitação ao medir desvios na posição estelar equivalentes a uma fração de pixel.

O que torna a massa e a órbita desse sistema tão incomuns?

Análises anteriores sugeriam que a companheira invisível da estrela de 0,78 massa solar seria apenas uma estrela de nêutrons. Porém, os novos cálculos publicados na revista The Astrophysical Journal Letters comprovaram que o objeto possui 4,46 vezes a massa do Sol.

Segundo o coautor Anil Seth, esse valor descarta a hipótese de estrela de nêutrons, mas surpreende por ser menor que o esperado em ambientes pobres em metais. Além disso, a estrela leva 94 anos para completar uma órbita inteira.

As características principais registradas no sistema oMEGACat incluem:

• Massa do buraco negro: 4,46 vezes superior à massa do Sol, valor que elimina a possibilidade de uma estrela de nêutrons.
• Estrela companheira: astro visível da sequência principal com 0,78 massa solar monitorado durante sua máxima aproximação.
• Período orbital recorde: ciclo completo de aproximadamente 94 anos, superando qualquer outro sistema binário com buraco negro conhecido.
• Ambiente de baixa metalicidade: região composta por estrelas antigas que desafia as expectativas teóricas atuais de colapso estelar.

Como o sistema oMEGACat BH-2 se formou e quanto tempo vai durar?

O período orbital de 94 anos representa o mais longo já registrado entre todos os sistemas binários com buracos negros conhecidos pela astronomia. Essa configuração ampla indica que os dois corpos não nasceram juntos a partir de uma mesma nuvem estelar.

Os pesquisadores concluíram que o par surgiu de forma dinâmica, quando o buraco negro capturou a estrela no interior denso do aglomerado. Como Omega Centauri possui cerca de 12 bilhões de anos, encontros próximos acabarão desfazendo essa ligação gravitacional.

Os fatores evolutivos que marcam a trajetória desse par envolvem:

• Captura dinâmica: o buraco negro e a estrela se encontraram por acaso na multidão estelar do aglomerado em vez de evoluírem juntos.
• Expectativa de vida curta: cálculos apontam que o sistema sobreviverá por menos de um bilhão de anos antes de ser desfeito.
• Interações estelares constantes: a passagem frequente de estrelas vizinhas perturba órbitas muito largas e rompe o vínculo binário.

Qual é o impacto dessa descoberta para o estudo de ondas gravitacionais?

Compreender como buracos negros se formam e criam pares dinâmicos em aglomerados globulares é essencial para interpretar eventos de ondas gravitacionais. Regiões extremamente densas como Omega Centauri funcionam como verdadeiros berçários onde colisões desses objetos acontecem com maior frequência.

A detecção de oMEGACat BH-2 inaugura uma nova fase na busca por sistemas ocultos na Via Láctea. Nos próximos anos, o telescópio espacial Nancy Grace Roman ampliará esse mapeamento ao observar o centro galáctico com alta resolução e amplo alcance.