Os astrônomos descobriram um buraco negro diferente de qualquer outro. Com cem mil massas solares, émenor que os buracos negros que encontramos nos centros das gala¡xias, mas maior que os buracos negros que nascem quando as estrelas explodem. Isso o torna um dos aºnicos buracos negros de massa intermedia¡ria confirmados, um objeto que hámuito éprocurado pelos astra´nomos.

"Temos detecções muito boas dos maiores buracos negros de massa estelar até100 vezes o tamanho do nosso sol, e buracos negros supermassivos nos centros das gala¡xias que são milhões de vezes o tamanho do nosso sol, mas não háqualquer medida de preto entre estes. Essa éuma grande lacuna ", disse o autor saªnior Anil Seth, professor associado de astronomia da Universidade de Utah e coautor de um estudo correspondente. "Esta descoberta preenche a lacuna."

O buraco negro estava escondido dentro de B023-G078, um enorme aglomerado estelar em nossa gala¡xia vizinha mais próxima, Andra´meda. Ha¡ muito considerado um aglomerado globular de estrelas, os pesquisadores argumentam que B023-G078 anã, em vez disso, um núcleo despojado. Naºcleos despojados são remanescentes de pequenas gala¡xias que caa­ram em maiores e tiveram suas estrelas externas arrancadas por forças gravitacionais. O que resta éum núcleo minaºsculo e denso orbitando a gala¡xia maior e no centro desse núcleo, um buraco negro.

"Anteriormente, encontramos grandes buracos negros em núcleos massivos e despojados que são muito maiores do que B023-G078. Saba­amos que deve haver buracos negros menores em núcleos de massa mais baixa, mas nunca houve evidência direta", disse o autor principal. Renuka Pechetti, da Liverpool John Moores University, que iniciou a pesquisa na Universidade de Utah. "Acho que este éum caso bastante claro de que finalmente encontramos um desses objetos."

O estudo foi publicado em 11 de janeiro de 2022, no The Astrophysical Journal.

B023-G078 era conhecido como um aglomerado de estrelas globular massivo — uma coleção esfanãrica de estrelas fortemente ligadas pela gravidade. No entanto, houve apenas uma única observação do objeto que determinou sua massa total, cerca de 6,2 milhões de massas solares . Durante anos, Seth teve a sensação de que era outra coisa.

"Eu sabia que o objeto B023-G078 era um dos objetos mais massivos de Andra´meda e pensei que poderia ser um candidato a um núcleo despojado. Mas precisa¡vamos de dados para provar isso. Esta¡vamos aplicando em vários telesca³pios para obter mais observações por muitos e muitos anos e minhas propostas sempre falharam", disse Seth. "Quando descobrimos um buraco negro supermassivo dentro de um núcleo despojado em 2014, o Observatório Gemini nos deu a chance de explorar a ideia."

Com seus novos dados observacionais do Observatório Gemini e imagens do Telescópio Espacial Hubble, Pechetti, Seth e sua equipe calcularam como a massa foi distribua­da dentro do objeto modelando seu perfil de luz. Um aglomerado globular tem um perfil de luz caractera­stico que tem a mesma forma perto do centro que nas regiaµes externas. B023-G078 édiferente. A luz no centro éredonda e depois fica mais plana movendo-se para fora. A composição química das estrelas também muda, com mais elementos pesados ​​nas estrelas no centro do que perto da borda do objeto.

"Aglomerados de estrelas globulares se formam basicamente ao mesmo tempo. Em contraste, esses núcleos despojados podem ter episãodios repetidos de formação, onde o gás cai no centro da gala¡xia e forma estrelas. E outros aglomerados de estrelas podem ser arrastados para o centro pela ação gravitacional. forças da gala¡xia", disse Seth. "a‰ uma espanãcie de depa³sito para um monte de coisas diferentes. Então, estrelas em núcleos despojados sera£o mais complicadas do que em aglomerados globulares. E foi isso que vimos em B023-G078."

Os pesquisadores usaram a distribuição de massa do objeto para prever o quanto rápido as estrelas deveriam se mover em qualquer local dentro do aglomerado e compararam com seus dados. As estrelas de maior velocidade estavam orbitando em torno do centro. Quando eles construa­ram um modelo sem incluir um buraco negro, as estrelas no centro eram muito lentas em comparação com suas observações. Quando adicionaram o buraco negro, obtiveram velocidades que correspondiam aos dados. O buraco negro aumenta a evidência de que este objeto éum núcleo despojado.

“As velocidades estelares que estamos obtendo nos da£o evidaªncias diretas de que hálgum tipo de massa escura bem no centro”, disse Pechetti. "a‰ muito difa­cil para aglomerados globulares formar grandes buracos negros. Mas se estiver em um núcleo despojado, então já deve haver um buraco negro presente, deixado como um remanescente da gala¡xia menor que caiu na maior."

Os pesquisadores esperam observar mais núcleos despojados que podem conter buracos negros de massa mais intermedia¡ria . Esta éuma oportunidade para aprender mais sobre a população de buracos negros nos centros de gala¡xias de baixa massa e aprender sobre como as gala¡xias são construa­das a partir de blocos de construção menores.

“Sabemos que grandes gala¡xias se formam geralmente a partir da fusão de gala¡xias menores, mas esses núcleos despojados nos permitem decifrar os detalhes dessas interações passadas”, disse Seth.

Outros autores incluem Sebastian Kamann da Liverpool John Moores University; Nelson Caldwell, Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica; Jay Strader, Universidade Estadual de Michigan; Mark den Brok, Leibniz-Institut fa¼r Astrophysik Potsdam; Nora Luetzgendorf, Agência Espacial Europeia; Nadine Neumayer, Max Planck Instita¼t fa¼r Astronomy; e Karina Voggel, Observatoire astronomique de Strasbourg.