2628: Buraco negro de massa intermédia lança estrela pela Via Láctea

CIÊNCIA

Estrelas jovens e massivas como PG1610+062, no halo galáctico da Via Láctea, vivem longe das regiões de formação estelar da nossa Galáxia. Os astrónomos estão a tentar entender como é que estas “estrelas fugitivas” foram forçadas a sair do seu local de nascimento. Novas observações de PG1610+062 sugerem que um buraco negro de massa intermédia, na Via Láctea, pode ser responsável por expulsar a estrela do seu enxame natal.
Crédito: A. Irrgang, FAU

Uma equipa internacional de astrónomos identificou a origem de uma estrela em fuga a alta velocidade de nome PG 1610+062 e determinou que foi provavelmente ejectada do seu enxame onde nasceu com a ajuda de um buraco negro de massa intermédia.

Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

A fim de restringir a velocidade de rotação projectada de PG 1610+062, a sua velocidade radial, bem como medir com precisão a sua composição química, a equipa precisou de dados espectrais da estrela, mas a sua distância e posição no espaço tornaram o instrumento ESI (Echellette Spectrograph and Imager) do Observatório W. M. Keck a única ferramenta para o trabalho.

“No hemisfério norte, apenas a combinação do Observatório Keck e do ESI nos deu o que precisávamos. A área de recolha do Keck permitiu-nos reunir fotões suficientes para o nosso objecto e o ESI tem exactamente a resolução correta, que é alta o suficiente para resolver todas as características espectrais,” diz o coautor Thomas Kupfer, pós-doutorado do Instituto Kavli para Física Teórica na Universidade da Califórnia em Santa Barbara.

Embora anteriormente considerada uma estrela antiga com metade da massa do Sol, típica do halo galáctico, os dados do Observatório Keck revelaram que PG 1610+062 é na verdade uma estrela surpreendentemente jovem, dez vezes mais massiva, expelida do Disco Galáctico a quase à velocidade de escape da Via Láctea.

Também existem estrelas ainda mais velozes, chamadas estrelas de hiper-velocidade – as primeiras três foram descobertas em 2005. Entre elas está a estrela ímpar US 708, encontrada em observações com o LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do telescópio Keck I; estava a viajar tão depressa que escapou à atracção gravitacional da Via Láctea. Para atingir estas velocidades, é necessário um evento de expulsão extremamente dramático.

Simulações realizadas em 1988 sugeriram que um buraco negro gigante com 4 milhões de vezes a massa do Sol era capaz de o fazer. Ao interromper um sistema estelar binário, ou seja, engolindo uma estrela e deixando a sua parceira estelar com toda a energia do sistema, ejectando-a muito além da velocidade de escape da Via Láctea. À falta de outras explicações plausíveis para a formação das estrelas de hiper-velocidade, este cenário foi prontamente aceite como o mecanismo padrão de expulsão, em particular depois que as evidências observacionais da existência de um buraco negro super-massivo no Centro Galáctico se tornaram avassaladoras no início da década de 2000.

Usando as medições de precisão astrométrica da missão Gaia da ESA, PG1610+062 foi rastreada, não para perto do Centro Galáctico, mas para o braço espiral de Sagitário da nossa Galáxia, descartando a ideia de que o buraco negro super-massivo do Centro Galáctico tivesse expelido a estrela.

Ainda mais interessante é a extrema aceleração derivada para PG1610+062, que exclui provavelmente todos os outros cenários alternativos, excepto a interacção com um buraco negro de massa intermédia. Prevê-se que tais objectos existam em enxames estelares jovens nos braços espirais da Via Láctea, mas nenhum foi efectivamente confirmado até ao momento.

“PG1610+062 pode fornecer evidências de que os buracos negros de massa intermédia realmente existem na nossa Galáxia. A ‘corrida’ para os encontrar está em andamento,” diz o autor principal Andreas Irrgang da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberga, Alemanha.

Há muito mais para aprender sobre esta estrela e sobre o seu local de origem. À medida que a missão Gaia prossegue, a precisão vai melhorar e o local de origem será reduzido ainda mais, possivelmente permitindo que os astrónomos procurem o enxame estelar e, finalmente, o buraco negro.

A equipa, que inclui Felix Fürst do Centro Europeu de Astronomia Espacial na Espanha, Stephan Geier do Instituto de Física e Astronomia da Universidade de Potsdam, na Alemanha, e Ulrich Heber da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberga, está actualmente a pesquisar candidatas adicionais semelhantes a PG1610+062 usando o Gaia e outros telescópios. As mais brilhantes e mais próximas podem ser adequadas para rastrear os núcleos dos enxames estelares, o que poderá fornecer evidências de buracos negros de massa intermédia nos seus centros.

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2019