Os astrônomos olharam para O aglomerado globular adjacente NGC 6397 E eles descobriram que, em vez de ter um único buraco negro massivo em seu núcleo, provavelmente teria dezenas ou mesmo centenas de buracos negros menores agrupados em seu centro.
Os buracos negros desempenham um papel astrofísico importante no nascimento e na vida de galáxias, estrelas e outras coisas. Conhecemos dois tipos de buracos negros: aqueles com massa estelar, de algumas a algumas dezenas de massa estelar que são formados quando estrelas massivas explodem, e sabores supermassivos de 100.000 a bilhões de vezes a massa do Sol residem nos centros de galáxias.
Essa é uma grande lacuna na massa entre os dois! Os astrônomos acreditam que existe um terceiro tipo, chamado de buracos negros de massa média (ou IMBHs) de 100 a 100.000 massas solares, que preenche essa lacuna. O problema é que as evidências disso são escassas. Apenas alguns candidatos são encontrados, incluindo Quando eles rasgam uma estrela em pedaçosE a Quando eles fogem dos centros das galáxias anãsou Mesmo quando eles formam e vibram a estrutura do espaço-tempo.
Um lugar para procurar nos centros Grupos esféricos, Aglomerados quase esféricos de centenas de milhares de estrelas, ligados entre si por sua gravidade mútua. Elas tendem a estar a algumas dezenas de anos-luz de distância, então as estrelas são muito aglomeradas.
Isso significa que as estrelas nesses aglomerados passam juntas o tempo todo e, quando fazem algo interessante, acontece: quanto maior a massa das duas tende a cair perto do centro do aglomerado, mais leve ele se move para fora. Com o tempo, isso significa que muitas das estrelas de maior massa estão no centro do aglomerado.
Naturalmente, isso pode fazer com que o IMBH fique no centro da massa. Uma estrela verdadeiramente massiva pode se fundir com outras estrelas em seu caminho para baixo e, uma vez que se fixe no mesmo centro, pode explodir, resultando em um buraco negro supermassivo. Este então se alimenta de estrelas ou outros buracos negros conforme eles caem neles, dando origem à formação IMBH. Ou um buraco negro normal pode cair no centro e, eventualmente, se fundir e crescer em um único buraco.
Por outro lado, também é possível que o centro do aglomerado contenha muitos buracos negros de pequena massa estelar e outros objetos escuros, como Anãs brancas E a Estrelas de nêutrons Eles estão orbitando – todos os resultados de estrelas chegando ao fim de suas vidas – espalhados por um volume de espaço muito maior do que o IMBH ocupa.
Provas disso são difíceis de encontrar. Uma maneira é observar as órbitas das estrelas em um aglomerado. Todos eles orbitam em torno do centro do aglomerado e, se houvesse um buraco negro ali, suas órbitas seriam ligeiramente diferentes do que se houvesse, por exemplo, um aglomerado maior e mais difuso de buracos negros menores ali.
Isso exigia medições incrivelmente precisas das estrelas do aglomerado, no entanto, isso não era possível até recentemente. Um par de astrônomos assumiu esta tarefa. Eles olharam para NGC 6397, que é uma forma esférica em constelação Ara. É o segundo ponto mais próximo da Terra a uma distância de cerca de 7.800 anos-luz, então os movimentos estelares são fáceis de medir. é também relaxamento, O termo estranho que os astrônomos usam para denotar que as estrelas nele passaram muito tempo e muitas oportunidades de interagir com outras, como que estrelas massivas podem cair no centro. Eles observaram as estrelas usando Hubble, Gaia e o Very Large Telescope para ver como as estrelas se moviam ao longo do tempo e para calcular suas órbitas.
Em seguida, eles executaram um conjunto de simulações estatísticas de computador para ver como seriam as órbitas se houvesse IMBH no centro de NGC 6397 contra uma nuvem de buracos negros.
Eles encontraram Talvez Há um IMBH lá fora, em algum lugar cerca de 500-650 vezes a massa do sol. Embora seus cálculos orbitais permitam isso, realisticamente, embora seja improvável. Quando os buracos negros se fundem para formar um buraco negro maior, eles liberam energia na forma de ondas gravitacionais. Isso poderia dar um impulso ao buraco negro resultante, se comportar como um míssil e dar a ele uma velocidade muito alta. E eles descobriram que qualquer coisa menor que 1.000 vezes a massa do Sol deve ter recebido energia suficiente para deixar a massa inteiramente!
Isso deixa um enxame de objetos escuros enquanto o culpado forma as órbitas das estrelas. Seus modelos indicam que isso é muito melhor. Eles descobriram que uma massa igual a cerca de 1-2% da massa total do aglomerado – cerca de 1.000-2.000 vezes a massa do Sol – espalhada por um tamanho esférico de cerca de meio ano-luz explicaria as formações orbitais que eles vêem no aglomerado estrelas.
Este é um ajuste apertado. A estrela mais próxima do sol Alpha Centauri, 4,37 anos-luz de distância de nós, mas um núcleo globular seria Em milhares De estrelas do mesmo tamanho!
Eles esperam que metade desses objetos sejam buracos negros de massa estelar, com aproximadamente 4/5 do restante sendo anãs brancas e 1/5 de estrelas de nêutrons.
Isso faria de NGC 6397 um cemitério de estrelas, e os fantasmas de suas antigas personalidades ainda assombram seu coração.
Este é provavelmente o caso de muitos aglomerados globulares, embora isso requeira mais observações para ter certeza. Isso nos deixa com um problema estranho: sabemos que os IMBHs devem existir, não há nenhuma razão real pela qual possamos pensar que eles não deveriam existir, e ainda assim encontrá-los é realmente difícil.
Parece que podemos excluir o NGC 6397 dessa lista. Felizmente, ainda há um universo inteiro para examinar. Se eles estiverem lá, é uma boa ideia encontrá-los.
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