Usando observações do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito da NASA (TESS), a equipe detectou vibrações fracas conhecidas como “terremotos estelares” se movendo através do gigante vermelho, que é o companheiro do buraco negro. Gaia BH2 foi identificada pela primeira vez em 2023 pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia. Assim como os terremotos ajudam os cientistas a explorar o interior da Terra, essas tremores estelares permitiram que os astrônomos sondassem profundamente dentro da estrela e medisse com precisão as propriedades de seu núcleo. Os resultados desse trabalho foram publicados recentemente na Revista Astronômica.

“Assim como os sismólogos usam terremotos para estudar o interior da Terra, podemos usar oscilações estelares para entender o que está acontecendo dentro de estrelas distantes”, disse Daniel Hey, cientista de pesquisa do IfA e autor principal do estudo. “Essas vibrações nos contaram algo inesperado sobre a história dessa estrela.”

Uma Estrela que Parece Mais Velha do que É

Uma das descobertas mais surpreendentes veio da composição química da estrela. O gigante vermelho é descrito como “rico em alfa”, o que significa que contém grandes quantidades de elementos pesados que normalmente são encontrados em estrelas muito antigas. Com base apenas em sua química, a estrela deveria ser antiga.

No entanto, a análise de suas vibrações internas contou uma história diferente. A estrela na verdade tem cerca de 5 bilhões de anos, muito mais jovem do que sua composição química sugeriria. Esse desvio apresenta um enigma para os astrônomos que tentam entender como a estrela se formou.

“Estrelas jovens e ricas em alfa são bastante raras e intrigantes”, explicou Hey. “A combinação de juventude e química antiga sugere que essa estrela não evoluiu em isolamento. Ela provavelmente adquiriu massa extra de um companheiro, seja por meio de uma fusão ou absorvendo material quando o buraco negro se formou.”

Girando Mais Rápido do que o Esperado

Informações adicionais vieram do monitoramento de longo prazo com telescópios baseados em terra. Essas observações mostram que a estrela completa uma rotação completa a cada 398 dias, o que é incomumente rápido para um gigante vermelho de sua idade que evoluiu sozinho.

“Se essa rotação é real, não pode ser explicada apenas pela rotação inicial da estrela”, disse Joel Ong, coautor e bolsista do Hubble da NASA no IfA. “A estrela deve ter sido acelerada por interações de maré com seu companheiro, o que apoia ainda mais a ideia de que este sistema tem uma história complexa.”

Comparando Sistemas de Buracos Negros Silenciosos

Os pesquisadores também estudaram Gaia BH3, outro sistema de buraco negro com uma estrela companheira ainda mais estranha. Modelos existentes previam que esta estrela apresentaria fortes oscilações, mas nenhuma foi observada. Este resultado inesperado sugere que as teorias atuais sobre estrelas com teor de metal extremamente baixo podem precisar ser revisadas.

Tanto Gaia BH2 quanto Gaia BH3 pertencem a uma classe de sistemas de buracos negros dormentes. Esses buracos negros não estão puxando ativamente material de suas estrelas companheiras, o que significa que não emitem raios-X. Em vez disso, os astrônomos os descobriram ao rastrear cuidadosamente o movimento de estrelas próximas. Essas descobertas estão mudando a forma como os cientistas procuram e estudam buracos negros dentro da Via Láctea.

O que Vem a Seguir

Futuras observações do TESS permitirão que os astrônomos estudem as vibrações estelares de Gaia BH2 em ainda mais detalhes. Com mais dados, a equipe espera confirmar se o gigante vermelho realmente se formou por meio de uma fusão estelar passada e entender melhor como esses pares de buracos negros silenciosos se desenvolvem ao longo do tempo.