Astrónomos do Instituto de Astronomia da Universidade do Havai (IfA) juntaram as peças da dramática história da distante gigante vermelha, estudando mudanças subtis na sua luz. Pequenas flutuações no brilho indicam que a estrela pode ter colidido e fundido com outra estrela há muito tempo, um evento violento que provavelmente fez com que girasse muito mais rápido do que o normal. Hoje, esta estrela incomum orbita um buraco negro silencioso num sistema conhecido como Gaia BH2.
Usando observações do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, a equipe detectou vibrações fracas conhecidas como “estrelas” movendo-se através da gigante vermelha, que é a companheira do buraco negro. O próprio Gaia BH2 foi identificado pela primeira vez em 2023 pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia. Tal como os terramotos ajudam os cientistas a sondar o interior da Terra, estes choques estelares permitiram aos astrónomos sondar profundamente uma estrela e medir com precisão as propriedades do seu núcleo. Os resultados deste trabalho foram recentemente publicados em Jornal astronômico.
“Assim como os sismólogos usam os terremotos para estudar o interior da Terra, podemos usar as oscilações estelares para entender o que está acontecendo dentro de estrelas distantes”, disse o pesquisador do IfA, Daniel Hay, principal autor do estudo. “Essas vibrações nos contaram algo inesperado sobre a história desta estrela.”
Uma estrela que parece mais velha do que é
Uma das descobertas mais surpreendentes veio da composição química da estrela. A gigante vermelha é descrita como “rica em alfa”, o que significa que contém grandes quantidades de elementos pesados normalmente encontrados em estrelas muito antigas. Com base apenas na composição química, a estrela deve ser antiga.
Contudo, uma análise de suas vibrações internas contou uma história diferente. A estrela tem, na verdade, cerca de 5 mil milhões de anos, muito mais jovem do que a sua composição química sugere. Esta discrepância apresenta um enigma para os astrônomos que tentam entender como a estrela se formou.
“Jovens estrelas alfa ricas são bastante raras e surpreendentes”, explicou Hay. “A combinação da juventude e da química antiga sugere que esta estrela não evoluiu isoladamente. Provavelmente adquiriu massa adicional de uma companheira, quer através de uma fusão, quer através da absorção de material quando o buraco negro se formou.”
Gira mais rápido que o esperado
Pistas adicionais vieram de observações de longo prazo com telescópios terrestres. Estas observações mostram que a estrela completa uma revolução completa a cada 398 dias, o que é invulgarmente rápido para uma gigante vermelha da sua idade que evoluiu sozinha.
“Se esta rotação for real, não pode ser explicada apenas pela rotação desde o nascimento da estrela,” disse o co-autor Joel Ong, bolseiro do Hubble da NASA no IfA. “A estrela deve ter rodado como resultado das interações das marés com a sua companheira, apoiando ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”
Comparação de sistemas silenciosos de buracos negros
Os investigadores também estudaram Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Os modelos existentes previam que esta estrela deveria apresentar fortes flutuações, mas nenhuma foi observada. Este resultado inesperado sugere que as teorias atuais sobre estrelas com teor de metal extremamente baixo podem precisar de ser revistas.
Tanto Gaia BH2 quanto Gaia BH3 pertencem à classe de sistemas de buracos negros adormecidos. Esses buracos negros não extraem ativamente material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios X. Em vez disso, os astrónomos descobriram-nos monitorizando cuidadosamente o movimento das estrelas próximas. Estas descobertas mudam a forma como os cientistas procuram e estudam buracos negros na Via Láctea.
O que acontecerá a seguir
Observações futuras com o TESS permitirão aos astrónomos estudar as vibrações estelares de Gaia BH2 com ainda maior detalhe. Com mais dados, a equipa espera confirmar se a gigante vermelha realmente se formou a partir de uma fusão estelar no passado e compreender melhor como estes pares silenciosos de buracos negros evoluem ao longo do tempo.
