Astrónomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havai (IFA) juntaram as peças da história dramática de uma gigante vermelha distante, estudando mudanças subtis na sua luz. Pequenas flutuações no brilho indicam que a estrela pode ter colidido há muito tempo com outra estrela, um evento violento que provavelmente a deixou girando muito mais rápido que o normal. Hoje, esta estrela incomum é um anel de buracos negros inativos num sistema conhecido como Gaia BH2.
Usando observações do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, a equipe detectou vibrações fracas conhecidas como “estrelas” movendo-se através da companheira do buraco negro, a gigante vermelha. O próprio Gaia BH2 foi detectado pela primeira vez em 2023 pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia. Tal como os terramotos ajudam os cientistas a explorar o interior da Terra, estas vibrações estelares permitem aos astrónomos sondar profundamente as estrelas e medir com precisão as suas propriedades fundamentais. Os resultados deste trabalho foram publicados recentemente Jornal Astronômico.
“Assim como os sismólogos usam os terremotos para estudar o interior da Terra, podemos usar as oscilações estelares para entender o que está acontecendo dentro de estrelas distantes”, disse o cientista pesquisador do IFA Daniel Hay, principal autor do estudo. “Essas vibrações nos contaram algo inesperado sobre a história desta estrela.”
Uma estrela que parece mais velha do que é
Um dos resultados mais surpreendentes veio da composição química das estrelas. A gigante vermelha é descrita como “rica em alfa”, o que significa que contém grandes quantidades de elementos pesados normalmente encontrados em estrelas muito antigas. Com base apenas na sua química, a estrela deveria ser antiga.
No entanto, a análise das suas vibrações internas contou uma história diferente. A estrela tem na verdade cerca de 5 mil milhões de anos, muito mais jovem do que a sua composição química sugere. Esta discrepância apresenta um enigma para os astrónomos que tentam compreender como se formaram.
“Estrelas jovens ricas em alfa são bastante raras e surpreendentes”, explicou Hay. “A combinação da juventude e da química antiga sugere que esta estrela não evoluiu isoladamente. Provavelmente adquiriu massa adicional de uma companheira, quer através de uma fusão, quer através da absorção de material durante a formação do buraco negro.”
Girando mais rápido que o esperado
Pistas adicionais vieram de observações de longo prazo com telescópios terrestres. Estas observações mostram que a estrela completa uma rotação completa a cada 398 dias, o que é invulgarmente rápido para uma gigante vermelha da sua idade que evoluiu sozinha.
“Se esta rotação for real, não pode ser explicada apenas pela rotação do nascimento de estrelas”, disse o coautor Joel Wong, pesquisador do Hubble da NASA na IFA. “A estrela deve ter sido formada por interações de marés com a sua companheira, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”
Comparação de sistemas de buracos negros inativos
Os investigadores estudaram Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Os modelos existentes previam que esta estrela apresentaria fortes oscilações, mas nenhuma foi observada. Este resultado inesperado sugere que as teorias atuais sobre estrelas com teor de metal extremamente baixo podem precisar de ser revistas.
Tanto Gaia BH2 quanto Gaia BH3 pertencem a uma classe de sistemas de buracos negros adormecidos. Esses buracos negros não extraem ativamente material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios X. Em vez disso, os astrónomos descobriram-nos monitorizando cuidadosamente os movimentos das estrelas próximas. Estas descobertas estão a mudar a forma como os cientistas procuram e estudam buracos negros na Via Láctea.
O que vem a seguir
As observações futuras do TESS permitirão aos astrónomos estudar as vibrações estelares de Gaia BH2 com mais detalhe. Com mais dados, a equipa irá confirmar se a gigante vermelha é de facto formada através de uma fusão estelar passada e compreender melhor como estes pares de buracos negros inativos evoluem ao longo do tempo.
