Aproximadamente 16.000 anos-luz da Terra encontra-se um globo esférico de milhões de estrelas que remontam aos primeiros anos do universo. Este aglomerado denso, chamado 47 Tucanae, tem um raio de cerca de 200 anos-luz e é um dos aglomerados mais brilhantes em nosso céu noturno. Dentro de Tucanae, forças gravitacionais intensas separaram estrelas ao longo do tempo, empurrando estrelas menos densas para o exterior e criando um núcleo interno muito denso que resiste ao escrutínio externo.
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"Estudar aglomerados globulares é notoriamente desafiador", diz Bülent Kiziltan, astrofísico do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. Há tantas estrelas reunidas ao lado umas das outras, ele diz, que capturar a radiação do centro de uma delas é quase impossível. Assim, enquanto os cientistas há muito suspeitam que 47 Tucanae podem conter um buraco negro em seu centro, como muitos outros aglomerados globulares parecem, eles não foram capazes de provar isso.
Agora, em um estudo publicado ontem na revista Nature, Kiziltan e seus colegas ajudaram a investigar o coração de 47 Tucanae para encontrar o primeiro de uma nova classe de buracos negros de tamanho médio.
Apesar de seu nome, os buracos negros não são realmente pretos, diz Kiziltan. Enquanto eles rasgam estrelas com o azar de entrar, eles formam um disco de gases quentes e brilhantes ao redor deles, conhecido como disco de acreção. Buracos negros não deixam nenhuma luz visível escapar, mas eles geralmente emitem raios X enquanto consomem esses gases. No entanto, o 47 Tucanae é tão denso que não tem mais gases no centro para o buraco negro consumir.
Kiziltan usou sua experiência em outro tipo peculiar de objeto espacial - pulsares - para tentar uma nova maneira de detectar esses tipos ilusórios de buracos negros.
Pulsares "nos fornecem uma plataforma que podemos usar para estudar mudanças muito pequenas no ambiente", diz Kiziltan. Essas estrelas, que emitem "pulsos" de radiação em intervalos muito regulares, podem ser usadas como pontos de referência para mapear formações cósmicas, incluindo aglomerados globulares; Kiziltan os compara a "relógios atômicos cósmicos".
Com duas dúzias de pulsares nas bordas de 47 Tucanae como guias, Kiziltan e sua equipe foram capazes de construir simulações de como o aglomerado globular evoluiu com o tempo, e particularmente como as estrelas mais densas e menos densas se classificaram em suas posições atuais.
Essas simulações foram empreendimentos maciços, diz Kiziltan, exigindo cerca de seis a nove meses para ser concluído, mesmo em computadores extremamente poderosos. É por isso que ele não ficou entusiasmado, diz ele, quando os revisores da Nature pediram mais simulações que levaram mais um ano para serem concluídos.
Mas esse esforço valeu a pena, diz Kiziltan, porque levou a algo sem precedentes: a primeira descoberta de um buraco negro dentro de um aglomerado globular. Depois de rodar centenas de simulações, diz ele, o único cenário possível que poderia levar ao desenvolvimento dos atuais 47 Tucanae apresentava um buraco negro no denso centro do aglomerado global. Esse ambiente antes ignorado para um buraco negro abre novos lugares para procurá-los, diz Kiziltan.
"Só podemos imaginar o que está escondido nos centros de outros clusters globais", diz Kiziltan.
O que também é excitante, observa Kiziltan, é o tamanho do buraco negro que suas simulações previam. Até agora, os cientistas encontraram principalmente pequenos buracos negros (aqueles que têm aproximadamente o tamanho das estrelas que desmoronaram para formar eles) e buracos negros supermassivos (aqueles milhares de vezes maiores que o nosso Sol). Buracos negros de tamanho intermediário em geral iludiram os cientistas - embora não por falta de tentativas.
O buraco negro previsto no centro de 47 Tucanae cai dentro desse raro campo intermediário, diz Kiziltan. Um estudo mais aprofundado desse buraco negro em potencial poderia fornecer novos insights sobre como e por que esses buracos negros em grande parte desconhecidos se formam.
Talvez ainda mais importante do que as próprias descobertas é como Kiziltan e sua equipe chegaram a eles. Kiziltan e seus colaboradores basearam-se em uma teoria matemática desenvolvida na década de 1950 por dois criptógrafos americanos para ajudar a mapear as prováveis distribuições de estrelas em 47 Tucanae. "Eles desenvolveram este método matemático para juntar informações incompletas para ver o quadro maior", diz Kiziltan.
Kiziltan está trabalhando para refinar sua nova abordagem e usar esse novo método para observar outras populações de estrelas para buracos negros inéditos. Poderosos novos computadores científicos e outros instrumentos que entrarão em operação nos próximos anos ajudarão nessa busca, diz ele.
"Fizemos muitas coisas pela primeira vez neste trabalho", diz Kiziltan. Ao mesmo tempo, "ainda há muitas coisas que precisam ser feitas".
