Uma pequena anomalia nas medições do satélite Gaia pode ajudar a pesar objetos invisíveis à volta das estrelas. Os astrónomos mostraram que este «ruído astrométrico» contém informações sobre a órbita de um companheiro escondido.
Gaia mede com grande precisão a posição das estrelas: quando uma estrela tem um companheiro, os dois objetos giram em torno de um mesmo centro de gravidade. Da Terra, a estrela visível parece então realizar um ligeiro movimento de vaivém no céu.
O observatório espacial Gaia.
Imagem Wikimedia
Este deslocamento é por vezes demasiado fraco ou demasiado incompleto para que Gaia reconstrua toda a órbita. O catálogo Gaia DR3 assinala então um «excesso de ruído astrométrico». Este valor indica que as posições observadas se desviam mais do que o previsto da trajetória de uma estrela isolada.
Os investigadores quiseram saber se este desvio poderia revelar a inclinação da órbita. Este ângulo indica como o sistema está orientado em relação à nossa linha de visão. É importante para calcular a massa do companheiro, pois a mesma variação de velocidade pode corresponder a massas muito diferentes dependendo da orientação.
Para cada sistema, a equipa simulou muitas órbitas possíveis. Fez variar a inclinação das órbitas e calculou o nível de ruído astrométrico que Gaia deveria ter medido em cada caso. Os investigadores compararam depois esses valores simulados com o ruído efetivamente registado no Gaia DR3.
O método foi inicialmente testado em 221 sistemas binários cuja órbita já era conhecida por outras análises. Para 83,7 % deles, o intervalo de inclinações calculado com o novo procedimento continha o valor publicado pelo Gaia. O teste verifica, portanto, que o método recupera geralmente uma orientação já conhecida.
Os resultados são melhores quando o movimento da estrela é mais visível. Para os sistemas que produzem o sinal astrométrico mais nítido, a inclinação correta encontrava-se no intervalo calculado em cerca de 92,1 % dos casos.
Os astrónomos aplicaram em seguida o método a Gaia BH1, Gaia BH2 e LB-1, três sistemas suspeitos de abrigar um companheiro escuro. O método restringiu os valores possíveis para a inclinação e a massa. No entanto, não prova, por si só, que o objeto invisível é um buraco negro.
Um companheiro não visível também pode ser uma estrela muito fraca, uma anã branca ou outro remanescente estelar. O Gaia DR4 deverá fornecer mais posições individuais obtidas em datas diferentes. Estes dados permitirão reconstruir mais diretamente os movimentos orbitais e melhorar ainda mais as estimativas de massa.