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Novas medidas deste buraco negro podem levar astrônomos a repensar sua origem

Daniele Cavalcante
·4 minuto de leitura

Descoberto em 1964, o Cygnus X-1 foi o primeiro objeto reconhecido como sendo um buraco negro, e ainda hoje permanece como uma das fontes de rádio mais estudada pelos astrônomos. Mesmo assim, há muita incerteza sobre algumas de suas características, como a distância e a massa do buraco negro. Agora, um estudo publicado na última quinta-feira (8) mostra que as medições anteriores podem estar erradas.

O Cygnus X-1 tem uma história interessante. Além de ser o primeiro buraco negro detectado, ele faz parte de um sistema binário, junto de uma estrela chamada HDE 226868. Esse sistema foi motivo de Stephen Hawking perder uma aposta. Em 1974, ele apostou com Kip Thorne que não se tratava de um buraco negro, e reconheceu que perdeu a aposta em 1990, após dados observacionais indicarem uma singularidade gravitacional no sistema. Isso significa que um dos dois objetos que compõem o sistema binário é bem mais massivo que o Sol, porém é bastante compacto.

Ilustração do sistema binário HDE 226868/Cygnus X-1 (Imagem: Reprodução/ESA/NASA/Felix Mirabel)
Ilustração do sistema binário HDE 226868/Cygnus X-1 (Imagem: Reprodução/ESA/NASA/Felix Mirabel)

Muitas outras observações foram feitas para determinar medidas fundamentais, como a distância, que pesquisadores estimaram em 6 mil anos-luz a partir do Sol. Eles também calcularam que a massa do buraco negro seja 8,7 vezes a massa solar, com um horizonte de eventos de 26 km de diâmetro. Além disso, o buraco negro gira a uma velocidade impressionante e emite um par de jatos perpendiculares ao disco de acreção. Esses jatos arremessam energia do material que cai no disco, em velocidades relativísticas (ou seja, próxima à da luz). Isso faz com que o objeto seja considerado um microquasar.

Bem, isso foi o que pesquisas anteriores estimaram. O novo estudo conta uma nova história, após utilizar o radiotelescópio Very Long Baseline Array, que é composto por 10 antenas espalhadas por vários locais do território dos Estados Unidos. Ao observar o sistema binário a partir de diferentes lugares do solo terrestre, os cientistas puderam coletar dados mais precisos sobre a posição do objeto em relação às outras estrelas.

Em seis dias observando o céu através desse método, a equipe observou uma órbita completa do sistema — tanto o buraco negro quanto sua estrela companheira orbitam entre si em um ponto gravitacional em comum. Com isso, eles chegaram à conclusão de que o Cygnus X-1 está mais longe do que os estudos anteriores estimaram. Depois, combinaram seus dados com dados ópticos obtidos anteriormente e perceberam que a nova medida implica em um novo número para a massa do buraco negro: 21 massas solares, aproximadamente.

A imagem compara o buraco negro Cygnus X-1 com o Sol (Imagem: Reprodução/ICRAR)
A imagem compara o buraco negro Cygnus X-1 com o Sol (Imagem: Reprodução/ICRAR)

O resultado pode trazer uma série de implicações nos estudos sobre o Cygnus X-1, já que agora temos um buraco negro com mais que o dobro da massa estimada anteriormente. Uma das implicações é sobre a formação desse objeto. Os astrônomos consideram que buracos negros de massa estelar variam mais ou menos entre 8 a 15 massas solares, porque eles são formados do colapso de uma estrela que encerrou o ciclo de fusão nuclear (lembrando que esses princípios não se aplicam aos buracos negros supermassivos). Uma vez que as estrelas perdem massa ao longo da vida por causa dos ventos solares, os buracos negros não poderiam ter massa equivalente à da estrela em sua juventude.

Acontece que se o Cygnus X-1 tem, de fato, 21 massas solares, a estrela da qual ele se formou deve ter sido muito maior do que se imaginava. As estranhezas não param por aí. O Prof. Ilya Mandel, coautor do estudo, disse que o buraco negro é tão grande e está girando tão rápido — quase à velocidade da luz — que desafia a compreensão dos astrônomos sobre como buracos negros são formados. Para fazer um buraco negro tão pesado e que gira tão rápido, disse Mandel, os cientistas terão que repensar os modelos astronômicos e diminuir a quantidade de massa que as estrelas teoricamente perdem durante suas vidas.

Se os cálculos da equipe estiverem corretos — e isso ainda provavelmente será averiguado diversas vezes —, o buraco negro Cygnus X-1 começou a vida como uma estrela que tinha aproximadamente 41 vezes a massa do Sol e entrou em colapso há algumas dezenas de milhares de anos. Sua órbita compartilhada com a estrela HDE 226868 é de apenas cinco dias e meio, e os dois objetos ficam surpreendentes próximos um do outro: um quinto da distância entre a Terra e o Sol. O artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: Canaltech

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