Os buracos negros são uma parte importante de como os astrofísicos entendem o universo - tão importante que os cientistas estão tentando construir um censo de todos os buracos negros na galáxia da Via Láctea.

Mas uma nova pesquisa mostra que sua busca pode ter perdido toda uma classe de buracos negros que eles não sabiam que existiam.

Em um estudo publicado hoje na revista Ciência , astrônomos oferecem uma nova maneira de pesquisar buracos negros, e mostrar que é possível que haja uma classe de buracos negros menor do que os menores buracos negros conhecidos no universo.

"Estamos mostrando a dica de que existe outra população lá fora que ainda precisamos sondar de verdade em busca de buracos negros, "disse Todd Thompson, professor de astronomia da The Ohio State University e principal autor do estudo.

"As pessoas estão tentando entender as explosões de supernovas, como estrelas negras supermassivas explodem, como os elementos foram formados em estrelas supermassivas. Então, se pudéssemos revelar uma nova população de buracos negros, isso nos diria mais sobre quais estrelas explodem, que não, que formam buracos negros, que formam estrelas de nêutrons. Isso abre uma nova área de estudo. "

Imagine o censo de uma cidade que contasse apenas pessoas com 5'9 "ou mais - e imagine que os responsáveis ​​pelo censo nem soubessem que existiam pessoas com menos de 5'9". Os dados desse censo estariam incompletos, fornecendo uma imagem imprecisa da população. Isso é essencialmente o que tem acontecido na busca por buracos negros, Disse Thompson.

Astrônomos há muito procuram por buracos negros, que tem atração gravitacional tão forte que nada - não importa, não radiação - pode escapar. Buracos negros se formam quando algumas estrelas morrem, encolher em si mesmos, e explodir. Os astrônomos também têm procurado por estrelas de nêutrons - pequenas, estrelas densas que se formam quando algumas estrelas morrem e colapsam.

Ambos poderiam conter informações interessantes sobre os elementos da Terra e sobre como as estrelas vivem e morrem. Mas, para descobrir essas informações, os astrônomos precisam primeiro descobrir onde estão os buracos negros. E para descobrir onde estão os buracos negros, eles precisam saber o que estão procurando.

Uma dica:os buracos negros geralmente existem em algo chamado sistema binário. Isso simplesmente significa que duas estrelas estão próximas o suficiente uma da outra para serem presas juntas pela gravidade em uma órbita mútua em torno uma da outra. Quando uma dessas estrelas morre, o outro pode permanecer, ainda orbitando o espaço onde a estrela morta - agora um buraco negro ou estrela de nêutrons - viveu, e onde um buraco negro ou estrela de nêutrons se formou.

Por anos, os buracos negros que os cientistas conheciam tinham aproximadamente entre cinco e 15 vezes a massa do sol. As estrelas de nêutrons conhecidas geralmente não são maiores do que cerca de 2,1 vezes a massa do sol - se fossem acima de 2,5 vezes a massa do sol, eles entrariam em colapso em um buraco negro

Mas no verão de 2017, uma pesquisa chamada LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - viu dois buracos negros se fundindo em uma galáxia a cerca de 1,8 bilhões de anos-luz de distância. Um desses buracos negros tinha cerca de 31 vezes a massa do Sol; a outra cerca de 25 vezes a massa do sol.

"Imediatamente, todo mundo estava tipo 'uau, 'porque foi uma coisa tão espetacular, "Disse Thompson." Não só porque provou que o LIGO funcionava, mas porque as massas eram enormes. Buracos negros desse tamanho são muito importantes - não os tínhamos visto antes. "

Thompson e outros astrofísicos há muito suspeitavam que os buracos negros podem vir em tamanhos fora da faixa conhecida, e a descoberta do LIGO provou que os buracos negros podem ser maiores. Mas permaneceu uma janela de tamanho entre as maiores estrelas de nêutrons e os menores buracos negros.

Thompson decidiu ver se conseguia resolver esse mistério.

Ele e outros cientistas começaram a vasculhar os dados do APOGEE, o Experimento de Evolução Galáctica do Observatório Apache Point, que coletou espectros de luz de cerca de 100, 000 estrelas na Via Láctea. Os espectros, Thompson percebeu, poderia mostrar se uma estrela pode estar orbitando em torno de outro objeto:Mudanças no espectro - uma mudança em direção a comprimentos de onda mais azuis, por exemplo, seguido por uma mudança para comprimentos de onda mais vermelhos - pode mostrar que uma estrela orbita um companheiro invisível.

Thompson começou a vasculhar os dados, procurando estrelas que mostraram essa mudança, indicando que eles podem estar orbitando um buraco negro.

Então, ele reduziu os dados do APOGEE a 200 estrelas que podem ser as mais interessantes. Ele deu os dados a um associado de pesquisa graduado no estado de Ohio, Tharindu Jayasinghe, que compilou milhares de imagens de cada sistema binário potencial do ASAS-SN, a Pesquisa Automatizada All-Sky para Supernovas. (ASAS-SN encontrou cerca de 1, 000 supernovas, e é expulso do estado de Ohio.)

Sua análise de dados encontrou uma estrela vermelha gigante que parecia estar orbitando algo, mas aquele algo, com base em seus cálculos, era provavelmente muito menor do que os buracos negros conhecidos na Via Láctea, mas muito maior do que a maioria das estrelas de nêutrons conhecidas.

Após mais cálculos e dados adicionais do Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph e do satélite Gaia, eles perceberam que encontraram um buraco negro de baixa massa, provavelmente cerca de 3,3 vezes a massa do sol.

"O que fizemos aqui foi criar uma nova maneira de pesquisar buracos negros, mas também identificamos potencialmente um dos primeiros de uma nova classe de buracos negros de baixa massa que os astrônomos não conheciam antes. "disse Thompson." As massas das coisas nos contam sobre sua formação e evolução, e eles nos falam sobre sua natureza. "