O buraco negro mais massivo da Via Láctea foi descoberto perto da Terra

Usando dados coletados pelo satélite Gaia da ESA sobre o estranho movimento oscilante da estrela, os cientistas confirmaram que ela orbita o buraco negro mais massivo já descoberto na Via Láctea, chamado Gaia BH3.

A massa foi determinada usando dados do Very Large Telescope (VLT) do ESO e de outros observatórios na Terra e é 33 vezes a massa do Sol. O recordista anterior da massa do buraco negro estelar mais massivo era Cygnus X-1, 21 vezes a massa do Sol. Na verdade, os buracos negros estelares, que são formados pelo colapso de estrelas massivas, são em média cerca de 10 vezes mais massivos do que a nossa estrela na galáxia. Então, essa é certamente uma grande exceção.

Além do mais, este buraco negro está muito perto de nós. A uma distância de apenas 2.000 anos-luz, na constelação de Aquila, é o segundo buraco negro conhecido mais próximo da Terra.

Um buraco negro nos dados de Gaia

A missão astrométrica de precisão do Gaia, lançada em 2013, compila um mapa multidimensional da galáxia para completar o censo estelar mais preciso da história. Inicialmente, deveria durar cinco anos. Em dezembro de 2017, a ESA prorrogou o prazo por mais 18 meses, até dezembro de 2020, e em 2018, o prazo foi prorrogado para 2022, que foi adiado para 2025.

O primeiro bloco de dados (DR1, Data Release 1) foi lançado em 14 de setembro de 2016, DR2 em 25 de abril de 2018, Early Data Release 3 ficou disponível em 3 de dezembro de 2020 e DR3 em 13 de junho de 2022. Finalmente, em 10 de outubro de 2023, o Focused Product Release (FPR) foi lançado. Ele contém dados sobre 381 possíveis quasares com lentes gravitacionais e mais de meio milhão de estrelas fracas em um enorme aglomerado - estrelas que nenhum telescópio jamais viu antes.

Gaia BH3 (ou simplesmente BH3) foi descoberta por acidente enquanto a equipe da missão estava revisando observações em preparação para a próxima liberação de dados (DR4, não esperada até o final de 2025). Ao observar o estranho movimento oscilante da estrela medido por Gaia ao longo dos anos, foi possível hipotetizar e provar a presença de um buraco negro estelar como companheiro binário. Pasquale Panuzzo, membro da colaboração Gaia e astrônomo do CNRS no Observatório de Paris, disse:

"Ninguém esperava encontrar um buraco negro de grande massa à espreita nas proximidades e ainda não detectado. É uma descoberta única na vida."

Imagem de um artista comparando três buracos negros estelares em nossa galáxia: Gaia BH1, Cygnus X-1 e Gaia BH3, cujas massas são 10, 21 e 33 vezes a massa do Sol, respectivamente.

Confirmação e Estimativa de Peso

Para confirmar a descoberta, a colaboração Gaia usou dados de vários instrumentos e observatórios na Terra:

• Espectrógrafo Ultravioleta e Visual Echelle (UVES) no VLT.
• O espectrógrafo HERMES do telescópio Mercator, localizado em La Palma (Espanha) pela Universidade de Lovaina em colaboração com o observatório da Universidade de Genebra.
• Espectrógrafo de alta precisão SOPHIE do Observatório da Alta Provença – Pytheas Institute OSU.

Essas observações revelaram as principais propriedades da estrela companheira. E, juntamente com os dados do Gaia, permitiram aos astrónomos medir com precisão a massa de BH3: é 33 vezes a massa do Sol.

A composição química da estrela companheira também indica que o buraco negro se formou após o colapso de uma estrela massiva com pouquíssimos elementos pesados (chamados simplesmente de metais na astronomia), como previa a teoria.

Prova de Teoria

Os astrônomos já encontraram buracos negros estelares igualmente massivos fora da Via Láctea, embora com métodos de detecção diferentes. Eles levantaram a hipótese de que eles poderiam se formar como resultado do colapso de estrelas, que têm vários elementos mais pesados do que hidrogênio e hélio em sua composição química.

Até agora, no entanto, havia uma falta de dados observacionais ligando diretamente estrelas pobres em metais a buracos negros estelares massivos. Agora, graças a essa descoberta, eles apareceram.

Estrelas emparelhadas tendem a ter composições semelhantes, então a companheira BH3 contém pistas importantes sobre a estrela que colapsou para formar este buraco negro excepcional. Os dados do UVES, como dissemos, mostraram que a companheira era uma estrela muito pobre em metais. Isso indica que a estrela que colapsou para formar BH3 também era pobre em metais, como esperado.

Outras observações desse sistema, como com o instrumento GRAVITY no VLT, podem revelar mais informações sobre sua história e o buraco negro em si, bem como o ambiente ao seu redor, no futuro. Isso poderia nos dar mais pistas sobre como procurar outros casos semelhantes em nossa galáxia e além.

O estudo, publicado na revista Astronomy & Astrophysics, pode ser encontrado aqui.