Gaia detecta buracos negros em fluxo estelar na Via Láctea

O telescópio espacial Gaia ajudou os cientistas a desvendar o mistério de um dos agrupamentos estelares mais peculiares. O fluxo estelar Palomar 5, que se estende por 30.000 anos-luz, pode conter mais de 100 buracos negros de massa estelar em seu núcleo. Esta descoberta não apenas lança luz sobre a evolução desses objetos, mas também fornece pistas para entender a natureza de outros aglomerados estelares.

O Que é Palomar 5?

Palomar 5 é um fluxo estelar localizado a cerca de 80.000 anos-luz da Terra. Ele está associado a um aglomerado globular composto por estrelas muito antigas. Esses aglomerados são frequentemente chamados de "fósseis" do início do Universo, pois se formaram bilhões de anos atrás a partir de uma única nuvem de gás.

Entretanto, Palomar 5 se destaca por sua estrutura incomum: uma ampla distribuição de estrelas combinada com uma longa cauda de maré que se estende por mais de 20° no céu. Isso o torna um objeto único para estudos detalhados.

O Mistério dos Fluxos Estelares

Fluxos estelares são "rios" de estrelas que se formam devido a interações gravitacionais. Até recentemente, eram difíceis de identificar, mas graças aos dados do telescópio Gaia, que mapeou a Via Láctea em três dimensões com alta precisão, mais desses fluxos têm sido descobertos.

"Não entendemos completamente como esses fluxos se formam", explicou o astrofísico Mark Gieles, da Universidade de Barcelona. "Uma hipótese é que eles resultam do desmembramento de aglomerados estelares. Palomar 5 é um caso especial, e por isso o estudamos em detalhes".

O Papel dos Buracos Negros na Evolução do Aglomerado

Usando simulações detalhadas de N-corpos, os cientistas recriaram as órbitas e a evolução das estrelas de Palomar 5. Eles consideraram a presença de buracos negros, que podem interagir gravitacionalmente com estrelas próximas, "expulsando-as" do aglomerado para formar as caudas de maré.

Os resultados mostraram que uma alta concentração de buracos negros pode ter causado a configuração atual do aglomerado.

"A quantidade de buracos negros é cerca de três vezes maior do que o esperado pelo número de estrelas no aglomerado", afirmou Gieles. "Mais de 20% da massa total do aglomerado é composta por buracos negros, cada um com cerca de 20 vezes a massa do Sol".

Esses buracos negros se formaram nos estágios iniciais da vida do aglomerado, após explosões de supernovas de estrelas massivas.

O Futuro de Palomar 5 e Outros Aglomerados

As simulações mostraram que, em aproximadamente um bilhão de anos, Palomar 5 se desintegrará completamente, tornando-se um fluxo estelar. Os remanescentes do aglomerado consistirão exclusivamente em buracos negros, orbitando o centro galáctico. Isso sugere que outros aglomerados globulares podem compartilhar o mesmo destino.

Além disso, o estudo confirma que esses aglomerados são locais ideais para procurar buracos negros, incluindo a rara classe de buracos negros intermediários — que estão entre os buracos negros estelares e os supermassivos.

Novos Métodos para Identificar Buracos Negros

"Estima-se que uma fração significativa das fusões de buracos negros binários ocorra em aglomerados estelares", explicou o astrofísico Fabio Antonini, da Universidade de Cardiff. "O principal desafio é determinar quantos buracos negros existem nesses aglomerados. Isso é difícil porque não podemos observar diretamente os buracos negros. No entanto, nosso método permite estimar sua quantidade analisando as estrelas que eles ejetam".

Importância da Descoberta

O estudo de Palomar 5 oferece uma nova abordagem para entender a evolução dos aglomerados globulares e sua influência na formação de galáxias. Ele também fornece informações sobre os mecanismos que levam às fusões de buracos negros, que geram ondas gravitacionais detectáveis na Terra.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature Astronomy.

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Author`s name Petr Ermilin