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Buraco negro “grande demais para existir” é encontrado na Via Láctea

Com 70 vezes a massa do Sol e o dobro do que se acreditava ser possível, o buraco negro LB-1 não pode ser explicado pelos modelos atuais

Representação artística do LB-1 e sua estrela companheira. Crédito: YU Jingchuan, Beijing Planetarium

Estima-se que na Via Láctea existam 100 milhões de buracos negros estelares — corpos cósmicos formados pelo colapso de estrelas massivas, tão densos que nem a luz consegue escapar. Até agora, a maior massa estimada pelos cientistas para um único buraco negro estelar era de 20 vezes a massa do Sol. Mas a descoberta de um enorme buraco negro por parte de uma equipe de cientistas internacionais derrubou essa suposição.

A equipe, liderada pelo professor Liu Jifeng, do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências, localizou um buraco negro estelar com massa 70 vezes maior que a do Sol. O buraco negro “monstruoso” está localizado a 15 mil anos-luz da Terra e foi nomeado de LB-1. A descoberta foi relatada na última edição da revista Nature.

A descoberta foi uma grande surpresa. “Buracos negros com essa massa nem deveriam existir em nossa galáxia, de acordo com a maioria dos modelos atuais sobre evolução estelar”, diz o professor Liu. “Pensávamos que estrelas muito massivas com a composição química típica de nossa galáxia deveriam perder a maior parte de seu gás em fortes ventos estelares, à medida que se aproximassem do fim de suas vidas. Portanto, não deveriam deixar para trás um remanescente tão massivo. O LB-1 é duas vezes maior do que pensávamos ser possível. Agora, os teóricos terão que enfrentar o desafio de explicar sua formação”.

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Até poucos anos atrás, os buracos negros estelares só podiam ser detectados quando “engoliam” gás de uma estrela companheira. Esse processo cria poderosas emissões de raios-X detectáveis na Terra, que revelam a presença do objeto.

A grande maioria dos buracos negros estelares em nossa galáxia, porém, não está envolvido nesse “banquete cósmico”, e, portanto, não emite raios-X detectáveis. Como resultado, apenas cerca de duas dúzias de buracos negros estelares foram bem identificados e medidos em nossa galáxia.

Para combater essa limitação, Liu e sua equipe pesquisaram o céu com o Telescópio Espectroscópico de Fibra Multi-Objetos da Grande Área da China (LAMOST), procurando por estrelas que orbitam objetos invisíveis, puxadas por suas gravidades. Essa técnica de observação foi proposta inicialmente pelo cientista inglês John Michell, em 1783, mas só se tornou viável com as recentes melhorias tecnológicas nos telescópios e nos detectores.

Ainda assim, tal busca é como procurar a famosa agulha no palheiro: apenas uma estrela em mil pode estar orbitando um buraco negro.

Após a descoberta inicial, os maiores telescópios ópticos do mundo — o Gran Telescopio Canarias na Espanha, com de 10,4 m, e o Keck I dos Estados Unidos, com 10 m, — foram usados para determinar os parâmetros físicos dos sistemas. Os resultados foram fantásticos: uma estrela oito vezes mais massiva que o Sol foi vista orbitando um buraco negro com 70 massas solares, a cada 79 dias.

A descoberta do LB-1 se encaixa muito bem com outra novidade na astrofísica: recentemente, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) e os detectores de ondas gravitacionais Virgo começaram a captar ondas causadas por colisões entre buracos negros em galáxias distantes. Curiosamente, os buracos negros envolvidos em tais colisões também são muito maiores do que o que era anteriormente considerado típico.

A observação direta do LB-1 prova que esse tipo de buraco negro estelar excessivamente grande de fato existe em nosso próprio quintal. “Essa descoberta nos obriga a reexaminar nossos modelos de como os buracos negros de massa estelar se formam”, diz o diretor do LIGO, David Reitze, da Universidade da Flórida (EUA).

“Este resultado é notável, e, juntamente com as detecções do sistema LIGO-Virgo de colisões binárias entre buracos negros nos últimos quatro anos, aponta para um ‘Renascimento’ na nossa compreensão sobre a astrofísica dos buracos negros”, diz Reitze.

Academia Chinesa de Ciências