Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrónomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança próxima. Trata-se da primeira vez que este método de detecção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na nossa Via Láctea e em galáxias próximas e dar-nos pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem.

“Tal como Sherlock Holmes em busca de criminosos, também nós estamos a observar cada estrela deste enxame com uma ‘lupa na mão’ tentando descobrir evidências que apontem para a presença de buracos negros sem os vermos diretamente,” disse Sara Saracino do Astrophysics Research Institute of Liverpool John Moores University no Reino Unido, líder deste estudo, que foi aceite para publicação na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Este resultado representa apenas um dos ‘criminosos’ procurados, mas uma vez que descobrimos um, estamos a caminho de descobrir muitos mais, em enxames estelares diferentes.”

O primeiro “criminoso” descoberto pela equipa tem cerca de 11 vezes a massa do nosso Sol. A pista concreta que colocou os astrónomos no trilho deste buraco negro foi a sua influência gravitacional numa estrela com cinco massas solares que o orbita.

Os astrónomos tinham já descoberto pequenos buracos negros de várias massas estelares noutras galáxias ao observar os raios X emitidos por estes objetos à medida que engolem matéria ou as ondas gravitacionais que são geradas quando os buracos negros colidem uns com os outros ou com estrelas de neutrões.

No entanto, a maioria dos buracos negros com massas estelares não mostram a sua presença através de raios X ou ondas gravitacionais. “A vasta maioria destes objetos só pode ser descoberta dinamicamente,” explica Stefan Dreizler, um membro da equipa da Universidade Georg-August em Göttingen, Alemanha. “Quando formam um sistema com uma estrela, os buracos negros afectam o movimento estelar de modo subtil, mas detectável e por isso podemos observá-los com instrumento sofisticados.”

Este método dinâmico utilizado por Sara Saracino e a sua equipa poderá ajudar os astrónomos a descobrir muito mais buracos negros, ajudando assim a desvendar os seus mistérios. “Cada deteção que fizermos será importante para compreendermos melhor os enxames estelares e os buracos negros que aí se encontram,” disse o co-autor do estudo Mark Gieles da Universidade de Barcelona, Espanha.

Esta deteção no NGC 1850 marca a primeira vez que um buraco negro foi descoberto num enxame estelar jovem (este enxame tem apenas cerca de 100 milhões de anos de idade, um piscar de olhos à escala astronómica). Utilizando este método dinâmico em enxames estelares semelhantes poderemos descobrir buracos negros ainda mais jovens e aprendermos mais sobre como é que estes objetos evoluem. Ao compará-los com buracos negros maiores e mais velhos, situados em enxames estelares mais velhos, os astrónomos poderão compreender como é que estes objetos crescem, “alimentando-se” de estrelas ou fundindo-se com outros buracos negros. Adicionalmente, mapear a demografia de buracos negros em enxames estelares melhorará a nossa compreensão da origem de fontes de ondas gravitacionais.

Para levar a cabo este trabalho de investigação, a equipa utilizou dados obtidos durante dois anos com o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. “O MUSE permitiu-nos observar áreas muito populadas, tais como as regiões mais internas dos enxames estelares, e analisar cada estrela individual na vizinhança. O resultado final é a obtenção de informação sobre milhares de estrelas de uma só vez, pelo menos 10 vezes mais do que com outro instrumento qualquer,” diz o co-autor Sebastian Kamann, especialista de longa data do MUSE, que trabalha em Liverpool no Astrophysics Research Institute. Deste modo, a equipa conseguiu identificar a estrela estranha cujo movimento peculiar assinalava a presença de um buraco negro. Com dados da Experiência de Lentes Gravitacionais Ópticas da Universidade de Varsóvia e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipa conseguiu ainda medir a massa do buraco negro e confirmar os resultados.

O Extremely Large Telescope do ESO, que deverá começar a operar no Chile mais para o final desta década, permitirá aos astrónomos descobrir ainda mais buracos negros escondidos. “O ELT irá revolucionar definitivamente esta área de estudo, já que conseguiremos observar estrelas consideravelmente mais ténues no mesmo campo de visão, assim como procurar buracos negros em enxames globulares muito mais distantes“, diz Saracino.

Observatório Europeu do Sul