Astrônomos descobrem uma população enorme de buracos negros no aglomerado de estrelas Palomar 5

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Crédito CC0: domínio público

Palomar 5 é um aglomerado de estrelas único. Em um artigo publicado hoje na Nature Astronomy , uma equipe internacional de astrofísicos liderada pela Universidade de Barcelona mostra que as características distintivas do Palomar 5 são provavelmente o resultado de uma população de buracos negros superdimensionada de mais de 100 deles no centro do aglomerado.

"O número de buracos negros é aproximadamente três vezes maior do que o esperado a partir do número de estrelas no aglomerado, e isso significa que mais de 20% da massa total do aglomerado é composta de buracos negros. Cada um deles tem uma massa de cerca de 20 vezes a massa do Sol, e se formaram em explosões de supernovas no final da vida de estrelas massivas, quando o aglomerado ainda era muito jovem ", diz o professor Mark Gieles, do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB ) e autor principal do artigo.

Correntes de maré são correntes de estrelas que foram ejetadas de aglomerados de estrelas ou galáxias anãs em desordem. Nos últimos anos, quase trinta riachos finos foram descobertos no halo da Via Láctea. "Não sabemos como esses fluxos se formam, mas uma ideia é que eles são aglomerados de estrelas interrompidos. No entanto, nenhum dos fluxos recentemente descobertos tem um aglomerado de estrelas associado a eles, portanto, não podemos ter certeza. Então, para entender como esses córregos formados, precisamos estudar um com um sistema estelar associado a ele. Palomar 5 é o único caso, tornando-se uma Pedra de Roseta para entender a formação de riachos e por isso o estudamos em detalhes ", explica Gieles.

Os autores simulam as órbitas e a evolução de cada estrela desde a formação do aglomerado até a dissolução final. Eles variaram as propriedades iniciais do cluster até que uma boa correspondência com as observações do riacho e do cluster foi encontrada. A equipe descobriu que Palomar 5 se formou com uma fração de buraco negro inferior, mas as estrelas escaparam com mais eficiência do que os buracos negros, de forma que a fração de buraco negro aumentou gradualmente. Os buracos negros incharam dinamicamente o aglomerado em interações de estilingue gravitacional com estrelas, o que levou a ainda mais estrelas que escaparam e à formação da corrente. Pouco antes de se dissolver completamente - daqui a cerca de um bilhão de anos - o aglomerado consistirá inteiramente de buracos negros. " Este trabalho nos ajudou a entender que, embora o fofo aglomerado do Palomar 5 tenha as caudas mais brilhantes e mais longas de todos os aglomerados da Via Láctea, ele não é o único. Em vez disso, acreditamos que muitos aglomerados dominados por buracos negros, igualmente inflados, já se desintegraram nas marés da Via Láctea para formar os finos riachos estelares recém-descobertos ", diz o co-autor Dr. Denis Erkal da Universidade de Surrey.

Gieles diz: "Mostramos que a presença de uma grande população de buracos negros pode ter sido comum em todos os aglomerados que formaram os riachos." Isso é importante para a nossa compreensão da formação de aglomerados globulares, as massas iniciais das estrelas e a evolução das estrelas massivas. Este trabalho também tem implicações importantes para ondas gravitacionais. "Acredita-se que uma grande fração das fusões de buracos negros binários se forma em aglomerados de estrelas. Uma grande incógnita neste cenário é quantos buracos negros existem em aglomerados, o que é difícil de restringir observacionalmente porque não podemos ver os buracos negros . Nosso método nos dá uma maneira de saber quantos BHs existem em um aglomerado de estrelas, olhando para as estrelas que eles ejetam. '", diz o Dr. Fabio Antonini da Cardiff University, um co-autor do artigo.

Palomar 5 é um aglomerado globular descoberto em 1950 por Walter Baade. Está na constelação de Serpens a uma distância de cerca de 80.000 anos-luz e é um dos cerca de 150 aglomerados globulares que orbitam em torno da Via Láctea. Tem mais de 10 bilhões de anos, como a maioria dos outros aglomerados globulares, o que significa que se formou nas primeiras fases da formação da galáxia. É cerca de 10 vezes menos massivo e cinco vezes mais extenso do que um aglomerado globular típico e em estágios finais de dissolução.

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Mais informações: Uma população supra-massiva de buracos negros de massa estelar no aglomerado globular Palomar 5, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038 / s41550-021-01392-2

Informações do periódico: Nature Astronomy 

Fornecido pela Universidade de Barcelona

Fonte: Phys News / pela Universidade de Barcelona / 05-07-2021

https://phys.org/news/2021-07-astronomers-oversized-black-hole-population.html

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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