A Via Láctea está repleta de aglomerados de estrelas. Alguns contêm apenas algumas dezenas a centenas de estrelas jovens. Outros, conhecidos como aglomerados globulares, estão entre os objetos mais antigos do Universo e contêm até um milhão de estrelas antigas.

Alguns aglomerados globulares são considerados fragmentos de nossa galáxia, cinzelado quando a Via Láctea estava em sua infância. Outras podem ter começado a vida como galáxias anãs autônomas antes de serem capturadas pela Via Láctea durante seus anos de formação.

Independentemente de suas origens, muitos aglomerados globulares residem nas regiões empoeiradas de nossa galáxia ou atrás delas. Para telescópios ópticos terrestres e espaciais, Contudo, isso representa um desafio. Embora seja possível observar o cluster como um todo, a poeira atrapalha os esforços dos astrônomos para estudar os movimentos de estrelas individuais. Se os astrônomos pudessem rastrear os movimentos de estrelas individuais, eles puderam ver o quão "irregular" o aglomerado globular é ou se ele contém algo realmente denso, como um buraco negro gigante em seu centro.

Felizmente, ondas de rádio - como aquelas emitidas por pulsares - não são impedidas pela poeira galáctica. Então, em vez de traçar os movimentos das estrelas, os astrônomos deveriam ser capazes de mapear os movimentos dos pulsares. Mas, claro, as coisas nunca são tão simples. Embora os aglomerados globulares estejam cheios de estrelas, eles contêm muito menos pulsares.

"Isso é o que torna o Terzan 5 um alvo de estudo tão importante; ele tem uma abundância sem precedentes de pulsares - um total de 37 detectados até agora, embora apenas 36 tenham sido usados ​​em nosso estudo, "disse Brian Prager, um Ph.D. candidato na Universidade da Virgínia em Charlottesville e autor principal em um artigo publicado no Astrophysical Journal . "Quanto mais pulsares você pode observar, quanto mais completo for o conjunto de dados e mais detalhes você poderá discernir sobre o interior do cluster. "

O cluster Terzan 5 tem cerca de 19, 000 anos-luz da Terra, fora da protuberância central de nossa galáxia.

Para sua pesquisa, os astrônomos usaram o Green Bank Telescope (GBT) da National Science Foundation (NSF) em West Virginia. O GBT é um instrumento incrivelmente eficiente para detecção e observação de pulsar. Possui eletrônicos extremamente sensíveis, alguns especificamente otimizados para esta tarefa, e um prato de 100 metros, o maior de qualquer radiotelescópio totalmente dirigível.

Pulsares são estrelas de nêutrons - os restos fantasticamente densos de supernovas - que emitem feixes de ondas de rádio de seus pólos magnéticos. Conforme um pulsar gira, seus feixes de luz de rádio percorrem o espaço em uma versão cósmica de um farol. Se os feixes brilharem na direção da Terra, os astrônomos podem detectar os pulsos extraordinariamente constantes da estrela.

À medida que os pulsares em Terzan 5 se movem em relação à Terra - atraídos em diferentes direções pela densidade variável do aglomerado - o efeito Doppler entra em ação. Este efeito adiciona um pequeno atraso ao tempo se o pulsar estiver se afastando da Terra. Ele também corta a menor fração de um milissegundo se o pulsar estiver se movendo em nossa direção.

No caso de Terzan 5, os astrônomos estão particularmente interessados ​​em uma classe de pulsares conhecida como pulsares de milissegundos. Esses pulsares giram centenas de vezes a cada segundo com uma regularidade que rivaliza com a precisão dos relógios atômicos da Terra.

Os pulsares atingem essas velocidades notáveis ​​ao desviar a matéria de uma estrela companheira próxima. A matéria em queda atinge a borda da estrela de nêutrons em um ângulo, aumentando a taxa de giro do pulsar da mesma forma que uma bola de basquete equilibrada na ponta de um dedo pode ser girada ao golpear seu lado.

Os pulsares de milissegundos são uma bênção especial para os astrônomos porque tornam possível detectar mudanças quase infinitesimalmente pequenas no tempo dos pulsos de rádio.

"Pulsares são relógios cósmicos incrivelmente precisos, "disse Scott Ransom, astrônomo do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Charlottesville, Virgínia, e co-autor do artigo. "Com o GBT, nossa equipe foi capaz de medir essencialmente como cada um desses relógios está caindo no espaço em direção a regiões de maior massa. Assim que tivermos essas informações, podemos traduzi-lo em um mapa muito preciso da densidade do cluster, mostrando-nos onde reside a maior parte das 'coisas' no cluster. "

Anteriormente, os astrônomos pensaram que Terzan 5 poderia ser uma galáxia anã deformada engolida pela Via Láctea ou um fragmento da protuberância galáctica. Se o aglomerado fosse uma galáxia anã capturada, também pode abrigar um buraco negro supermassivo central, que é uma das marcas registradas de todas as grandes galáxias e também pode ser encontrada em muitas galáxias anãs.

Os novos dados GBT, Contudo, não mostram sinais óbvios de que um único, buraco negro central está à espreita em Terzan 5. "No entanto, ainda não podemos dizer com certeza se um menor, buraco negro de massa intermediária reside lá. As novas observações também fornecem evidências melhores de que Terzan 5 é um verdadeiro aglomerado globular nascido na Via Láctea, em vez dos restos de uma galáxia anã, "disse Ransom.

Observações futuras usando modelos de aceleração mais sofisticados podem restringir melhor a origem de Terzan 5.