Durante décadas, Omega Centauri apresentou aos astrônomos um paradoxo. O maior enxame globular da Via Láctea contém cerca de 10 milhões de estrelas, e os modelos teóricos indicam que deverá albergar milhares de buracos negros de massa estelar deixados para trás por estrelas massivas que terminaram as suas vidas como supernovas. No entanto, repetidas pesquisas observacionais encontraram poucas evidências da existência desta população oculta. Observações anteriores do Hubble identificaram evidências de um buraco negro de massa intermédia perto do centro do aglomerado, mas a população esperada de buracos negros mais pequenos permaneceu em grande parte não detectada.
Agora, uma equipe liderada por Matthew Whitaker, da Universidade de Utah, identificou o primeiro buraco negro de massa estelar confirmado em Omega Centauri, combinando observações de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA com medições recentes do Telescópio Espacial James Webb da NASA. As descobertas, publicadas em As cartas do jornal astrofísicoidentificam um buraco negro designado oMEGACat BH-2, fornecendo a primeira evidência direta de que a população de buracos negros de massa estelar há muito prevista para o aglomerado existe.
Ao contrário de pesquisas anteriores que se baseavam em medições de velocidade radial ou procuravam emissões de rádio e raios X a partir de material de acreção, a equipa procurou pequenas mudanças na posição de uma estrela no céu. Ao combinar observações do Hubble de 2002 a 2023 com medições infravermelhas de Webb, eles rastrearam a órbita de uma estrela visível da sequência principal em torno de uma companheira invisível usando astrometria.
“Com os dados do Hubble e do Webb, conseguimos ver o movimento da estrela visível da sequência principal que faz parte deste binário, que está a cerca de 18.000 anos-luz de distância, no ambiente denso de Omega Centauri”, disse Whitaker. “A precisão destas medições é incrível, até uma fração de pixel nos detectores do Hubble e do Webb. Não teria sido possível encontrar este buraco negro sem estes dois telescópios espaciais.”
A linha de base observacional de 23 anos também resolveu uma questão de longa data sobre o sistema. Uma investigação anterior classificou a companheira invisível como uma estrela de nêutrons. Ao ampliar o registo do Hubble e incorporar as observações de Webb, a equipa liderada pelo Utah refinou a massa da companheira e descartou essa interpretação. O binário completa uma órbita a cada 94 anos, tornando-o o sistema binário de buraco negro de período mais longo já identificado. Como as observações capturaram o sistema perto do periastro, onde a estrela visível se move mais rapidamente, os investigadores conseguiram determinar a massa da companheira, apesar de observarem apenas parte da órbita.
A massa real do buraco negro surpreendeu os pesquisadores. Omega Centauri é um ambiente estelar pobre em metais, um cenário onde os modelos teóricos geralmente prevêem a formação de remanescentes estelares mais massivos.
“Embora já soubéssemos que a estrela tinha 0,78 massas solares, podemos agora calcular a massa do buraco negro, que tem 4,46 massas solares e, portanto, é demasiado pesado para ser uma estrela de neutrões. No entanto, a sua massa é muito inferior ao que seria esperado num ambiente pobre em metais como Omega Centauri. Isto é surpreendente e excitante,” disse Anil Seth, co-autor da Universidade do Utah. “Sabemos agora que uma estrela pobre em metais é capaz de formar um buraco negro como este, e precisamos de descobrir como isso acontece. Esta deteção está a fornecer alguns dados para aqueles que fazem esse tipo de modelação.”
Os investigadores concluem que o oMEGACat BH-2 quase certamente se formou através de interações dinâmicas dentro do aglomerado lotado, em vez de evoluir juntamente com o seu companheiro visível. Os seus cálculos indicam que os encontros com estrelas vizinhas irão destruir o sistema dentro de cerca de 800 milhões de anos, um tempo de vida relativamente curto comparado com a idade estimada de Omega Centauri de aproximadamente 12 mil milhões de anos.
Sistemas estelares densos como Omega Centauri são considerados um dos ambientes primários onde os binários de buracos negros se formam através de repetidas interações gravitacionais antes de eventualmente se fundirem e produzirem as ondas gravitacionais detectadas por observatórios como LIGO e Virgo.
Encontrar o primeiro membro da população de buracos negros ocultos de Omega Centauri fornece um importante teste observacional para modelos de evolução de aglomerados globulares e formação de buracos negros. A equipe espera descobertas adicionais à medida que o Hubble e o Webb continuam a pesquisar o aglomerado, enquanto o planejado Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA deverá acelerar a busca, fotografando repetidamente os campos estelares lotados do bojo galáctico com resolução semelhante à do Hubble em um campo de visão muito mais amplo.
Referências:
1 Whitaker, M., Kerr, E., Seth, A., Häberle, M., Strader, J., Anderson, J., Bellini, A., Clontz, C., Freeman, Z., Griggio, M., et al. (2026). Um buraco negro binário de massa estelar de longo período em ω Centauri. As Cartas do Jornal Astrofísico, 1006(1), L1. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae7a5c
2 Hubble da NASA descobre o primeiro buraco negro desaparecido do aglomerado estelar – NASA – 13 de julho de 2026
