Uma equipe internacional de astrônomos descobriu um objeto novo e desconhecido na Via Láctea que é mais pesado que as estrelas de nêutrons mais pesadas conhecidas e, ao mesmo tempo, mais leve que os buracos negros mais leves conhecidos.

Usando o Radiotelescópio MeerKAT, astrônomos de diversas instituições, incluindo a Universidade de Manchester e o Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, encontraram um objeto em órbita ao redor de um pulsar de milissegundos de rotação rápida localizado a cerca de 40.000 anos-luz de distância em um denso grupo de estrelas. conhecido como aglomerado globular.

Usando os tiques semelhantes a um relógio do pulsar de milissegundos , eles mostraram que o objeto massivo se encontra na chamada lacuna de massa do buraco negro .

Poderia ser a primeira descoberta do tão cobiçado pulsar de rádio – buraco negro binário; um emparelhamento estelar que poderia permitir novos testes da relatividade geral de Einstein e abrir portas para o estudo dos buracos negros.

Os resultados são publicados na revista Science.

O líder do projeto no Reino Unido, Ben Stappers, professor de astrofísica da Universidade de Manchester, disse: "Qualquer possibilidade para a natureza da companheira é emocionante. Um sistema pulsar-buraco negro será um alvo importante para testar teorias de gravidade e uma estrela de nêutrons pesada fornecerá novos insights em física nuclear em densidades muito altas."

Quando uma estrela de nêutrons – os restos ultradensos de uma estrela morta – adquire muita massa, geralmente ao consumir ou colidir com outra estrela, ela entrará em colapso. O que se tornam após o colapso é causa de muita especulação, mas acredita-se que poderão tornar-se buracos negros – objetos tão atrativos gravitacionalmente que nem mesmo a luz consegue escapar deles.

Os astrônomos acreditam que a massa total necessária para o colapso de uma estrela de nêutrons é 2,2 vezes a massa do Sol. A teoria, apoiada pela observação, diz-nos que os buracos negros mais leves criados por estas estrelas são muito maiores, cerca de cinco vezes mais massivos que o Sol, dando origem ao que é conhecido como “lacuna de massa do buraco negro”.

A natureza dos objetos compactos nesta lacuna de massa é desconhecida e o estudo detalhado tem-se revelado desafiador até agora. A descoberta do objeto pode ajudar a finalmente compreender esses objetos.

Prof Stappers acrescentou: "A capacidade do telescópio MeerKAT extremamente sensível de revelar e estudar esses objetos está permitindo um grande passo em frente e nos fornece um vislumbre do que será possível com o Square Kilometer Array."

A descoberta do objeto foi feita durante a observação de um grande aglomerado de estrelas conhecido como NGC 1851 localizado na constelação sul de Columba, usando o telescópio MeerKAT.

O aglomerado globular NGC 1851 é uma densa coleção de estrelas antigas que estão muito mais compactadas do que as estrelas do resto da galáxia. Aqui, está tão lotado que as estrelas podem interagir umas com as outras, interrompendo órbitas e, nos casos mais extremos, colidindo.

Os astrônomos, parte da colaboração internacional Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM), acreditam que é uma dessas colisões entre duas estrelas de nêutrons que se propõe ter criado o objeto massivo que agora orbita o pulsar de rádio.

A equipe conseguiu detectar pulsos fracos de uma das estrelas, identificando-a como um pulsar de rádio – um tipo de estrela de nêutrons que gira rapidamente e emite feixes de luz de rádio para o universo como um farol cósmico.

O pulsar gira mais de 170 vezes por segundo, e cada rotação produz um pulso rítmico, como o tique-taque de um relógio. O tique-taque desses pulsos é incrivelmente regular e, ao observar como os tempos dos tiques mudam, usando uma técnica chamada temporização do pulsar, eles foram capazes de fazer medições extremamente precisas de seu movimento orbital.

Ewan Barr, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, que liderou o estudo com seu colega Arunima Dutta, explicou: "Pense nisso como ser capaz de colocar um cronômetro quase perfeito em órbita ao redor de uma estrela a quase 40.000 anos- luz de distância e depois ser capaz de cronometrar essas órbitas com precisão de microssegundos."

A cronometragem regular também permitiu uma medição muito precisa da localização do sistema, mostrando que o objeto em órbita com o pulsar não era uma estrela regular, mas sim um remanescente extremamente denso de uma estrela em colapso. As observações também mostraram que a companheira tinha uma massa que era simultaneamente maior do que a de qualquer estrela de neutrões conhecida e ainda menor do que a de qualquer buraco negro conhecido, colocando-a diretamente na lacuna de massa do buraco negro.

Embora a equipe não possa dizer de forma conclusiva se descobriu a estrela de nêutrons mais massiva conhecida, o buraco negro mais leve conhecido ou mesmo alguma nova variante estelar exótica, o que é certo é que eles descobriram um laboratório único para sondar as propriedades da matéria sob as condições mais condições extremas do universo.

Arunima Dutta conclui: “Ainda não terminamos este sistema.

"Descobrir a verdadeira natureza da companheira será um ponto de viragem na nossa compreensão das estrelas de neutrões , dos buracos negros e de tudo o mais que possa estar escondido na lacuna de massa do buraco negro."