Gaia Descobre um Enxame de Buracos Negros a Vaguear pela Via Láctea
Palomar 5, um aglomerado de estrelas aparentemente calmo, pode esconder um enxame de mais de 100 buracos negros de massa estelar. Abrangendo 30.000 anos-luz e localizado a 80.000 anos-luz de distância, fornece pistas sobre a evolução dos enxames estelares e a formação de correntes de maré. Único na sua estrutura solta e corrente de maré de 20 graus, Palomar 5 contrasta com os típicos aglomerados globulares densos de estrelas antigas. Enquanto os aglomerados globulares ajudam a estudar a história do Universo e a matéria escura, as correntes de maré, mapeadas pelo observatório Gaia, estão a tornar-se um foco fundamental.
Uma Pedra de Roseta para Compreender as Correntes de Maré
O astrofísico Mark Gieles, da Universidade de Barcelona, descreveu Palomar 5 como um caso crucial para o estudo das correntes de maré. Ao contrário da maioria das correntes, que não têm aglomerados estelares associados, Palomar 5 combina uma distribuição estelar solta e uma corrente de maré proeminente, o que a torna uma “Pedra de Roseta” para desvendar como se formam estas correntes.
Mapa do plano da Via Láctea obtido a partir de dados do catálogo Gaia (eDR3). A parte superior mostra uma região onde o aglomerado de estrelas Palomar 5 e as suas caudas de maré são observados (DESI Legacy Imaging Survey, DECaLS/E. Balbinot, Gaia, DECaLS-DESI)
Para investigar, Gieles e a sua equipa realizaram simulações detalhadas de corpos N para traçar a evolução do aglomerado e explicar a sua estrutura atual. Os seus modelos incluíram buracos negros, uma vez que se sabe que estes objectos influenciam a dinâmica dos enxames estelares, ejectando estrelas através de interações gravitacionais.
Buracos Negros a Impulsionar a Evolução de Palomar 5
As simulações da equipa revelaram que Palomar 5 provavelmente alberga uma população surpreendentemente grande de buracos negros de massa estelar. Estes buracos negros, cada um com cerca de 20 vezes a massa do Sol, formaram-se provavelmente a partir de explosões de supernovas durante a juventude do aglomerado. Ao longo do tempo, as interações gravitacionais com estes buracos negros empurraram estrelas para fora do enxame, formando a sua corrente de maré.
Curiosamente, as simulações sugerem que os buracos negros constituem atualmente mais de 20% da massa total do enxame, tendo o seu número triplicado em relação às previsões iniciais. Como as estrelas escapam mais facilmente do que os buracos negros, a proporção de buracos negros tem aumentado constantemente.
Um Olhar sobre o Futuro dos Enxames de Estrelas
As simulações prevêem que Palomar 5 se dissolverá completamente em cerca de mil milhões de anos, deixando para trás apenas buracos negros em órbita do centro galáctico. Isto sugere que o destino de Palomar 5 pode não ser único; outros aglomerados globulares podem também dissolver-se em correntes de maré ao longo do tempo. Para além disso, os enxames globulares podem ser locais privilegiados para estudar populações de buracos negros, incluindo buracos negros binários que se fundem e os esquivos buracos negros de peso médio entre as categorias de massa estelar e supermassivos.
Fabio Antonini, da Universidade de Cardiff, salientou o facto de esta investigação lançar luz sobre as populações de buracos negros nos enxames de estrelas. Ao estudar as estrelas ejectadas pelos buracos negros, os cientistas podem estimar o seu número. Os buracos negros ocultos de Palomar 5 redefinem a dinâmica dos enxames e oferecem novas perspectivas sobre o papel cósmico dos buracos negros.
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