Uma estranha estrela perto de um buraco negro está desafiando as expectativas

Usando observações do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, a equipe detectou vibrações fracas conhecidas como “estrelas” movendo-se através da gigante vermelha, que é a companheira do buraco negro. O próprio Gaia BH2 foi identificado 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, estes tremores estelares permitiram aos astrónomos sondar as profundezas da estrela e medir com precisão as propriedades do seu núcleo. Os resultados deste trabalho foram recentemente publicados em 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 Hey, principal autor do estudo. “Estas vibrações disseram-nos algo inesperado sobre a história desta estrela.”

Uma estrela que parece mais velha do que é

Uma das descobertas mais surpreendentes veio da composição química da estrela. A gigante vermelha é descrita como “rica em alfa”, o que significa que contém grandes quantidades de elementos pesados ​​que são 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 poderia sugerir. Essa incompatibilidade apresenta um quebra-cabeça para os astrônomos que tentam entender como a estrela se formou.

“Estrelas jovens ricas em alfa são bastante raras e intrigantes”, explicou Hey. “A combinação da juventude e da química antiga sugere que esta estrela não evoluiu isoladamente. Provavelmente adquiriu massa extra de uma companheira, quer através de uma fusão, quer através da absorção de material quando o buraco negro se formou.”

Girando mais rápido que o esperado

Pistas adicionais vieram do monitoramento 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 da estrela,” disse o co-autor Joel Ong, bolseiro do Hubble da NASA no IfA. “A estrela deve ter sido gerada através de interações de marés com a sua companheira, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”

Comparando sistemas silenciosos de buraco negro

Os investigadores também estudaram Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Os modelos existentes previam que esta estrela deveria apresentar 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 estão puxando ativamente material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios X. Em vez disso, os astrónomos descobriram-nos monitorizando cuidadosamente o movimento 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 ainda maior detalhe. Com mais dados, a equipa espera confirmar se a gigante vermelha realmente se formou através de uma fusão estelar passada e compreender melhor como estes pares silenciosos de buracos negros se desenvolvem ao longo do tempo.