Seis décadas após sua descoberta, o primeiro buraco negro já detectado ainda está fazendo os astrônomos coçarem a cabeça. Acontece que o gigante cósmico no coração do sistema Cygnus X-1 é 50% mais massivo do que se pensava, o que o torna o buraco negro de massa estelar mais pesado já observado diretamente.
Com base em novas observações, uma equipe internacional de pesquisadores estima que o buraco negro tem 21 vezes a massa do nosso sol e gira mais rápido do que qualquer outro buraco negro conhecido. O peso recalculado está fazendo com que os cientistas repensem como as estrelas brilhantes que se transformam em buracos negros evoluem e com que rapidez trocam de pele antes de morrer.
A massa de um buraco negro depende das propriedades de sua estrela-mãe, como a massa da estrela e sua metalicidade (o quanto dela é composta de elementos mais pesados que o hélio). Ao longo da vida de uma estrela, ela espalha suas camadas externas por meio de rajadas de ventos estelares. Estrelas maiores ricas em elementos pesados perdem sua massa mais rápido do que estrelas menores com menos metalicidade, pensam os cientistas.
“As estrelas perdem massa para o ambiente ao seu redor através dos ventos estelares que sopram de sua superfície. Mas para fazer um buraco negro tão pesado e girando tão rapidamente, precisamos diminuir a quantidade de massa que estrelas brilhantes perdem durante suas vidas”, estudo o co-autor Ilya Mandel, astrofísico da Universidade Monash da Austrália, disse em um comunicado.
Distância importa
No novo estudo, os pesquisadores estimaram a massa de Cygnus X-1 usando um método experimentado e testado para medir as distâncias das estrelas da Terra, chamado paralaxe. Enquanto a Terra orbita o sol, os astrônomos medem o movimento visível das estrelas em relação ao plano de fundo das estrelas mais distantes e, com um pouco de trigonometria, eles podem usar esse movimento para calcular a distância da estrela da Terra.
Além disso, o buraco negro de Cygnus X-1 está devorando lentamente sua estrela companheira azul brilhante, sugando as camadas externas dessa estrela, formando um disco brilhante girando em torno do buraco negro. Quando a matéria cai no buraco negro, ela é aquecida a milhões de graus e emite radiação de raios-X brilhante. Parte dessa matéria escapa por pouco do buraco negro e é cuspida em poderosos jatos que emitem ondas de rádio detectáveis na Terra.
Foram esses jatos brilhantes que a equipe de pesquisa rastreou usando observações do Very Long Baseline Array (VLBA), uma rede de 10 radiotelescópios espalhados pelos Estados Unidos, do Havaí às Ilhas Virgens. Durante um período de seis dias, eles seguiram a órbita completa do buraco negro em torno de sua estrela companheira e determinaram quanto o buraco negro mudou no espaço.
Eles descobriram que Cygnus X-1 está a cerca de 7.200 anos-luz da Terra, superando a estimativa anterior de 6.000 anos-luz. A distância atualizada sugere que a estrela companheira supergigante azul é mais brilhante e mais massiva do que se pensava anteriormente, 40 vezes mais massiva que o nosso sol. E dado o período orbital do buraco negro, eles foram capazes de dar uma nova estimativa para a massa do buraco negro – espantosas 21 massas solares.
“Usando as medições atualizadas para a massa do buraco negro e sua distância da Terra, pudemos confirmar que Cygnus X-1 está girando incrivelmente rápido – muito perto da velocidade da luz e mais rápido do que qualquer outro buraco negro encontrado até hoje,” o co-autor do estudo Lijun Gou, pesquisador do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências (NAOC), disse no comunicado.
A descoberta é uma prova de como as melhorias na sensibilidade e precisão dos telescópios podem desvendar mistérios até mesmo em algumas das partes mais estudadas do nosso universo.
“À medida que a próxima geração de telescópios fica online, sua sensibilidade aprimorada revela o universo com cada vez mais detalhes”, disse o co-autor do estudo Xueshan Zhao, pesquisador da NAOC, em um comunicado. “É um ótimo momento para ser astrônomo.”
Publicado em 25/02/2021 09h28
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