Astrónomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havai (IfA) juntaram as peças da história dramática de uma estrela gigante vermelha distante, estudando mudanças subtis na sua luz. Pequenas flutuações no brilho sugerem que a estrela pode ter colidido e fundido com outra estrela há muito tempo, um evento violento que pode ter feito com que girasse muito mais rápido do que o normal. Hoje, esta estrela incomum orbita um buraco negro silencioso no sistema Gaia BH2.
Usando observações do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, a equipe detectou vibrações fracas chamadas “estrelas” passando pela estrela gigante vermelha, uma estrela companheira do buraco negro. O próprio Gaia BH2 foi descoberto 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 o interior das estrelas e medir com precisão as propriedades dos seus núcleos. Os resultados deste trabalho foram recentemente publicados em revista astronômica.
“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 contam-nos algumas coisas inesperadas sobre a história da estrela.”
uma estrela que parece mais velha do que realmente é
Uma das descobertas mais surpreendentes vem da composição química da estrela. Uma estrela 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 composição química, a estrela deveria ser muito antiga.
Contudo, a análise das suas vibrações internas conta 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. Esta incompatibilidade cria um enigma para os astrónomos que tentam compreender o processo de formação estelar.
“Estrelas jovens ricas em alfa são muito raras e intrigantes”, explica Hai. “A combinação da química jovem e antiga sugere que a estrela não evoluiu isoladamente. Provavelmente ganhou massa extra de uma estrela companheira através de fusões ou absorvendo material à medida que o buraco negro se formava.”
Gira mais rápido que o esperado
Outras pistas vêm do monitoramento de longo prazo com telescópios terrestres. Estas observações indicam que a estrela completa uma rotação completa a cada 398 dias, o que é invulgarmente rápido para uma gigante vermelha da sua idade em evolução separada.
“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 girado através de interações de maré com a sua companheira, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”
Sistemas de buraco negro relativamente silenciosos
Os investigadores também estudaram Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Os modelos existentes prevêem que a estrela deverá apresentar fortes oscilações, mas nenhuma foi observada. Este resultado inesperado sugere que as teorias atuais sobre estrelas com teor de metal extremamente baixo podem necessitar de revisão.
Gaia BH2 e Gaia BH3 pertencem a um tipo de sistema de buraco negro adormecido. Esses buracos negros não absorvem ativamente material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios X. Em vez disso, os astrónomos descobrem-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 acontece 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 espera confirmar se os gigantes vermelhos realmente se formaram através de fusões estelares passadas e compreender melhor como estes pares silenciosos de buracos negros se desenvolvem ao longo do tempo.
