Aparentemente, esse "buraco negro monstro" que os pesquisadores descobriram não é tão monstruoso, afinal. Mas encontrar erros e trabalhar para corrigi-los em como a ciência avança.
Em um estudo recente (um estudo revisado por pares publicado em 27 de novembro), uma equipe de cientistas relatou a descoberta do sistema binário LB-1, que contém uma estrela e, de acordo com as descobertas, um companheiro de buraco negro 70 vezes a massa do nosso sol. Esta foi uma notícia importante: buracos negros de massa estelar (buracos negros formados pelo colapso gravitacional de uma estrela) são tipicamente menos da metade dessa massa. Mas embora o estudo, liderado por Jifeng Liu, do Observatório Astronômico Nacional da China (NAOC) da Academia Chinesa de Ciências, tenha sido empolgante, também foi errado.
Três novos artigos foram publicados esta semana, reexaminando as descobertas do estudo de Liu, e esses estudos dizem que o buraco negro do LB-1 não é tão grande assim.
Buracos negros estranhos
Os buracos negros de massa estelar são tipicamente identificados pelas emissões brilhantes de raios-X provenientes do gás que os objetos acumulam, ou extraem, de suas estrelas companheiras. Mas o buraco negro localizado em LB-1 é "não interativo"; em outras palavras, ele não acumula gás de sua estrela, portanto não pode ser encontrado através de emissões brilhantes. Os cientistas pensam que existem muitos exemplos desse tipo de buraco negro no universo, mas, como esses objetos são difíceis de detectar, existem poucas observações para mostrar quantos podem estar por aí.
Portanto, para determinar que o sistema tinha um buraco negro, a equipe de Liu precisou encontrar e estudar o objeto indiretamente, observando o movimento no deslocamento Doppler da estrela do sistema e uma linha de emissão vermelho escuro.
Sob o fenômeno Doppler, os objetos que se deslocam em direção à Terra parecem azuis, porque os comprimentos de onda da luz estão ficando mais curtos e vermelhos ao se afastarem de nós, porque os comprimentos de onda estão ficando mais longos. A linha de emissão, conhecida como linha de emissão H-alfa, é uma linha espectral, ou uma linha escura em um espectro. Linhas espectrais são frequentemente usadas para identificar átomos ou moléculas e essa linha específica é criada por elétrons de hidrogênio. A equipe de Liu concluiu seu trabalho sob a suposição de que essa linha vinha do disco de acreção ao redor do buraco negro.
Medindo as mudanças no deslocamento Doppler, os pesquisadores poderiam determinar a velocidade dos objetos e, portanto, sua massa. "Se a estrela e o companheiro estivessem acelerando a mesma quantidade, isso significaria que eles teriam a mesma massa, e se alguém estivesse acelerando muito menos, seria muito mais pesado", disse Kareem El-Badry, estudante de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley. , co-autor de um dos três trabalhos que analisam esses resultados, afirmou. Assim, ao medir o movimento de oscilação das emissões provenientes (o que a equipe de Liu assumiu ser) do buraco negro, a equipe de Liu determinou que a velocidade do buraco negro deve significar que era extremamente massiva para um buraco negro de massa estelar.
Agora, se a emissão vier de fato de um buraco negro e se mover como eles relataram, isso realmente significaria que havia um objeto extremamente maciço no sistema, explicou El-Badry.
O principal problema com esta conclusão? Acontece que essa linha de emissão, cujo movimento serviu de principal evidência para o objeto ultramassivo proposto, não estava se mexendo. De fato, não estava se mexendo, constataram os novos trabalhos sobre as conclusões da equipe de Liu.
Uma reivindicação ousada
Você pode ter ouvido falar nas últimas duas semanas sobre um buraco negro de massa solar "impossível" de 70 anos. Na dose atual de água fria, argumentamos que os dados foram mal interpretados e não há evidências de uma BH incomumente massiva. Os comentários são de responsabilidade exclusiva de seus autores e não representam a opinião deste site.
A alegação de uma descoberta de um buraco negro estranhamente maciça chamou El-Badry de estranho, porque esse tipo de buraco negro nunca havia sido observado com tanta massa. "Meu primeiro pensamento, quando o jornal foi publicado, é uma afirmação tão ousada que é melhor que as evidências sejam realmente boas", disse El-Badry ao Space.com. "Você deve sempre manter a mente aberta, mas, neste caso, a alegação foi definitivamente extraordinária e a evidência foi um pouco mais instável".
A questão principal que El-Badry encontrou foi que a linha de emissão parecia estar se movendo; não estava realmente se mexendo.
El-Badry e Eliot Quataert, professor de astronomia e física na UC Berkeley, publicou sua análise na segunda-feira (9 de dezembro) para o servidor de pré-impressão arXiv. Seu trabalho também foi submetido para publicação na revista The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Falta uma linha de absorção
Então, como uma linha de emissão pode "apenas parecer estar se movendo"? Bem, aconteceu de alinhar em cima de uma linha de absorção, o que criou a ilusão.
Para entender a ilusão, primeiro você precisa saber o que é uma linha de absorção. As camadas atmosféricas externas que circundam as estrelas servem como um material absorvente para absorver a luz proveniente da estrela. Assim, quando os pesquisadores estudam o espectro de luz proveniente das estrelas, eles podem ver linhas de absorção, criadas por átomos na atmosfera em transição entre estados atômicos.
Com a estrela no LB-1, havia uma linha de absorção "escondida" pela linha de emissão, disse El-Badry. Tal situação pode criar a ilusão de que a linha de emissão está se movendo, produzindo a aparência do deslocamento Doppler, que El-Badry e os cientistas por trás dos outros trabalhos explicaram e mostraram nos estudos. Simplesmente subtraindo a linha de absorção das medições da linha de emissão, El-Badry e Quataert, que usaram os mesmos dados para o estudo da equipe de Liu, descobriram que a linha de emissão não estava se movendo.
Sem o movimento dessa emissão, Todd Thompson, professor do Departamento de Astronomia da Universidade Estadual de Ohio, que não estava envolvido em nenhum desses trabalhos, explicou ao Space.com, existem duas interpretações possíveis. Ou o segundo objeto no sistema é muito mais massivo do que jamais foi observado (mais de 70 massas solares) ou, muito mais provável, poderia haver apenas um buraco negro de tamanho médio no LB-1 e a linha de emissão é proveniente em outro lugar, disse Thompson.
"Há algo lá. É provável que seja apenas um buraco negro de massa estelar comum", disse Jackie Faherty, cientista sênior do Museu Americano de História Natural de Nova York e co-apresentadora do "StarTalk Radio", ao Space. .com. Faherty não estava envolvido em nenhum desses documentos.
No entanto, como a linha de emissão provavelmente não vem do buraco negro, os pesquisadores não podem obter uma estimativa super precisa da massa do buraco negro. Mas a análise da equipe de El-Badry sugere que o buraco negro é mais provável entre 5 e 20 massas solares, o que, como eles descreveram em seu artigo, "parece mais plausível".
Descoberta ... preso?
Foram publicados mais dois documentos que também reexaminam as alegações feitas pela equipe de Liu. 1, um estudo liderado pelo astrônomo teórico da Nova Zelândia J.J. Eldridge, que foi publicado no arXiv, adotou uma abordagem teórica para analisar o sistema. Os pesquisadores nesse estudo simularam uma grande biblioteca de diferentes tipos de sistemas binários para ver se os cientistas poderiam encontrar um binário que correspondesse às observações relatadas para o LB-1. Eles encontraram vários que poderiam, mas nenhum com buracos negros de 70 massas solares.
O outro estudo, também publicado no arXiv e liderado por Michael Abdul-Masih, do Instituto de Astronomia da universidade KU Leuven, na Bélgica, adotou uma abordagem semelhante à de El-Badry. No entanto, em vez de usar os mesmos dados da equipe de Liu, esses pesquisadores coletaram seu próprio espectro do sistema binário usando um telescópio diferente. Eles também fizeram simulações nas quais colocaram uma linha de absorção sob uma linha de emissão para ver se a emissão parecia se mover como a do LB-1. Nessas simulações, a equipe de Abdul-Masih descobriu que a linha parecia se mover para frente e para trás, fornecendo mais evidências de que a linha de emissão no sistema apenas parece estar se movendo.
Resgate para LB-1
"Pareceu um pouco emocionante demais para ser verdade", disse Faherty. Mas, acrescentou, "é também assim que a ciência progride".
Faherty enfatizou que "tudo bem que esse tipo de coisa aconteça. ... é apenas uma correção para um resultado anterior ... tudo bem ter esse tipo de situação", acrescentou. "A ciência avança e avança."
Esses estudos de acompanhamento forneceram evidências de que o objeto secundário no LB-1 não é realmente um buraco negro ultrararro e ultramassivo. No entanto, ainda é um objeto excepcionalmente interessante e vale a pena estudar mais, disse El-Badry.
Como houve tanta atenção no estudo original, inclusive com essas análises de acompanhamento, aumentou o interesse no estudo do sistema LB-1 e de sistemas como esse.
Ao identificar e estudar buracos negros não interativos, como o associado ao LB-1, os cientistas podem aprender mais sobre esses objetos esquivos. Dizem ser comuns no espaço, são difíceis de detectar, porque não produzem emissões brilhantes de raios-X.
"É um momento muito interessante para procurar esses buracos negros não interativos, e eles definitivamente encontraram um sistema muito interessante", disse Thompson. Há uma "população que deve estar lá fora de buracos negros em binários estelares onde não há interação ativa entre os dois componentes", acrescentou.
Além disso, pode ser interessante se os cientistas continuarem investigando de onde exatamente essa linha de emissão de H-alfa vem. Os trabalhos que reexaminam o LB-1 sugerem "que é possível que o material circumbinário possa explicar isso, mas é um pequeno mistério ... não há problema em envolver algum mistério em um resultado", disse Faherty.
A Space.com entrou em contato com a equipe de Liu para comentar e Liu disse que "estamos escrevendo um documento para abordar todas essas preocupações". Ele acrescentou que sua equipe espera que o jornal seja publicado na próxima semana.
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