Os astrónomos detectaram uma concentração surpreendentemente densa de buracos negros – mais de 100 buracos negros de massa estelar – viajando dentro dos restos de um antigo aglomerado estelar chamado Palomar 5. Esta descoberta oferece um raro vislumbre da dinâmica caótica das populações estelares e fornece evidências de que tais aglomerados podem, em última análise, dissolver-se em correntes de buracos negros que orbitam a Via Láctea.
O fóssil de um aglomerado estelar
Palomar 5, um aglomerado globular localizado a cerca de 80.000 anos-luz da Terra, se estende por 30.000 anos-luz do espaço como uma corrente de maré. Aglomerados globulares como Palomar 5 estão entre as estruturas mais antigas da galáxia, formados a partir das mesmas nuvens de gás primordial que as primeiras estrelas. Estas coleções densas, normalmente contendo centenas de milhares a milhões de estrelas, atuam como cápsulas do tempo do universo primitivo, fornecendo informações sobre a história galáctica e a distribuição da matéria escura.
Rastreando Fluxos Estelares com Gaia
Durante anos, foi difícil identificar a formação de correntes de maré – longos rios de estrelas. No entanto, o observatório Gaia da Agência Espacial Europeia mapeou a Via Láctea com uma precisão sem precedentes, trazendo à luz mais destas estruturas. Palomar 5 é único porque é ao mesmo tempo uma distribuição estelar ampla e solta e uma longa corrente de maré que se estende por mais de 20 graus no céu. Isto o torna um estudo de caso crucial para a compreensão de como os fluxos estelares se formam.
O papel dos buracos negros na ruptura de clusters
Usando simulações computacionais detalhadas, os investigadores descobriram que a configuração observada do Palomar 5 só poderia ser explicada pela presença de um número desproporcionalmente elevado de buracos negros. As interações gravitacionais entre estrelas e buracos negros teriam ejetado estrelas na corrente das marés, mas apenas com uma abundância de buracos negros excedendo em muito as estimativas anteriores.
As simulações sugerem que mais de 20% da massa total do Palomar 5 é composta por buracos negros, cada um com cerca de 20 vezes a massa do nosso Sol. Esta concentração superior ao esperado implica que o aglomerado se dissolverá completamente dentro de um bilhão de anos, deixando para trás apenas um enxame de buracos negros orbitando o centro galáctico.
Implicações para fusões de buracos negros
Esta descoberta tem implicações significativas para a compreensão das fusões binárias de buracos negros, que se acredita ocorrerem frequentemente em aglomerados estelares. O método usado para estimar o número de buracos negros em Palomar 5 – rastreando as estrelas que eles ejetam – fornece uma nova maneira de restringir as populações de buracos negros em outros aglomerados.
“Uma grande incógnita neste cenário é quantos buracos negros existem em aglomerados… Nosso método nos dá uma maneira de saber quantos buracos negros existem em um aglomerado de estrelas, observando as estrelas que eles ejetam.” – Fabio Antonini, Universidade de Cardiff
As descobertas também sugerem que outros aglomerados globulares provavelmente seguirão um destino semelhante, eventualmente dissolvendo-se em correntes de buracos negros. Isto reforça a ideia de que tais aglomerados são locais excelentes para procurar tanto colisões de buracos negros como buracos negros de massa intermédia, preenchendo a lacuna entre buracos negros de massa estelar e supermassivos.
A pesquisa, publicada na Nature Astronomy, confirma que o universo está cheio de surpresas, mesmo dentro dos remanescentes de antigos aglomerados estelares.
