Astrônomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havai (IfA) reuniram a dramática história de uma distante gigante vermelha ao estudar mudanças sutis em sua luz. Pequenas flutuações de brilho revelam que a estrela pode ter colidido e fundido com outra estrela no passado, um evento violento que provavelmente a deixou girando muito mais rápido do que o normal. Hoje, essa estrela incomum orbita um buraco negro tranquilo em um sistema conhecido como Gaia BH2.
Usando observações do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas Transitantes da NASA (TESS), a equipe detectou vibrações tênues conhecidas como “tremores estelares” se movendo através da gigante vermelha, que é a companheira do buraco negro. O Gaia BH2 foi identificado pela primeira vez em 2023 pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia. Assim como os terremotos ajudam os cientistas a explorar o interior da Terra, esses tremores estelares permitiram que os astrônomos investigassem o interior da estrela e medissem com precisão as propriedades de seu núcleo. Os resultados desse trabalho foram recentemente publicados na Astronomical Journal.
“Assim como os sismólogos usam terremotos para estudar o interior da Terra, podemos usar oscilações estelares para entender o que está acontecendo dentro de estrelas distantes,” disse Daniel Hey, cientista de pesquisa do IfA e autor principal do estudo. “Essas vibrações nos contaram algo inesperado sobre a história desta estrela.”
Uma estrela que parece mais velha do que realmente é
Uma das descobertas mais surpreendentes veio da composição química da estrela. A gigante vermelha é descrita como “rica em alfa,” significando que contém grandes quantidades de elementos pesados que normalmente são encontrados em estrelas muito antigas. Baseado apenas em sua química, a estrela deveria ser antiga.
No entanto, a análise de suas vibrações internas contou uma história diferente. A estrela tem na verdade cerca de 5 bilhões de anos, muito mais jovem do que sua composição química sugeriria. Essa discrepância apresenta um enigma para os astrônomos que tentam entender como a estrela se formou.
“Estrelas jovens e ricas em alfa são bastante raras e enigmáticas,” explicou Hey. “A combinação de juventude e química antiga sugere que esta estrela não evoluiu isoladamente. Ela provavelmente adquiriu massa extra de um companheiro, seja por meio de uma fusão ou absorvendo material quando o buraco negro se formou.”
Girando mais rápido do que o esperado
Pistas adicionais vieram do monitoramento a longo prazo com telescópios terrestres. Essas observações mostram que a estrela completa uma rotação a cada 398 dias, o que é incomumente rápido para uma gigante vermelha de sua idade que evoluiu sozinha.
“Se essa rotação é real, não pode ser explicada apenas pela velocidade inicial de nascimento da estrela,” disse Joel Ong, coautor e Fellow do Hubble da NASA no IfA. “A estrela deve ter sido acelerada por interações de maré com seu companheiro, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”
Comparando sistemas de buracos negros tranquilos
Os pesquisadores também estudaram o Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Modelos existentes previam que esta estrela deveria exibir oscilações fortes, mas nenhuma foi observada. Esse resultado inesperado sugere que as teorias atuais sobre estrelas com conteúdo metálico extremamente baixo podem precisar ser revisadas.
Tanto o Gaia BH2 quanto o Gaia BH3 pertencem a uma classe de sistemas de buracos negros dormentes. Esses buracos negros não estão ativamente extraindo material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios X. Em vez disso, os astrônomos os descobriram ao rastrear cuidadosamente o movimento de estrelas próximas. Essas descobertas estão mudando a forma como os cientistas buscam e estudam buracos negros dentro da Via Láctea.
O que vem a seguir
Futuras observações do TESS permitirão que os astrônomos estudem as vibrações estelares do Gaia BH2 em ainda mais detalhes. Com mais dados, a equipe espera confirmar se a gigante vermelha realmente se formou por meio de uma fusão estelar passada e entender melhor como esses pares de buracos negros tranquilos se desenvolvem ao longo do tempo.
