🌟 Enigmática: esta estrela, em par com um buraco negro, é ao mesmo tempo jovem e velha
A principal ferramenta desta investigação foi o estudo dos tremores de estrela, oscilações que agitam a superfície dos astros. À semelhança dos sismólogos que sondam o interior da Terra através das ondas sísmicas, os astrofísicos usam estas vibrações para sondar as camadas internas das estrelas (ver a explicação no final do artigo). O responsável da equipa, Daniel Hey do Instituto de Astronomia da Universidade do Havai, indicou que estas oscilações estelares permitem compreender a estrutura interna de astros distantes.
A análise da composição da gigante vermelha reservou uma primeira surpresa. A estrela parece enriquecida em elementos pesados, uma característica típica de astros muito antigos. No entanto, a sua idade deduzida a partir das suas pulsações é de apenas cerca de 5 mil milhões de anos. A título de comparação, o nosso Sol, com 4,6 mil milhões de anos, só entrará na sua fase de gigante vermelha daqui a 5 mil milhões de anos. Esta combinação de juventude e química antiga é invulgar e representa um enigma (mais detalhes abaixo).
Outra particularidade intriga os investigadores: a velocidade de rotação do astro. Observações no solo mostraram que ela efetua uma rotação completa sobre si mesma em 398 dias terrestres, um ritmo bem mais rápido do que o das gigantes vermelhas solitárias da mesma idade. Este movimento rápido não pode ser explicado pela velocidade de rotação inicial da estrela no seu nascimento. Poderá ser o resultado de interações passadas, como uma fusão com outra estrela ou um período de trocas de matéria com a estrela massiva que deu origem ao buraco negro.
O estudo também analisou outro sistema, o Gaia BH3, situado a apenas 2.000 anos-luz de distância. A estrela companheira deste buraco negro é pobre em elementos pesados, mas, ao contrário das expectativas, não apresenta as oscilações estelares habitualmente observadas neste tipo de astro. A observação conjunta dos movimentos em Gaia BH2 e Gaia BH3 poderá trazer novos esclarecimentos sobre a dinâmica dos sistemas binários que albergam buracos negros silenciosos.
Os cientistas planeiam continuar a monitorizar o Gaia BH2 com o satélite Gaia. O objetivo é captar mais precisamente os seus tremores de estrela, o que poderá fornecer uma confirmação definitiva de uma fusão estelar passada. Estes trabalhos abrem uma nova janela sobre a história atribulada de algumas estrelas em par com objetos compactos.
A sismologia estelar, uma janela para o coração das estrelas
Os tremores de estrela, ou oscilações estelares, são ligeiras vibrações periódicas que agitam a superfície dos astros. São provocadas por ondas de pressão e gravidade que se propagam no interior da estrela, um pouco como o som se desloca no ar. Ao medir a frequência e a amplitude destas oscilações, os astrónomos podem deduzir propriedades internas como a densidade, a temperatura e a composição química.
Esta técnica, chamada astrossismologia, funciona num princípio semelhante à sismologia terrestre. Os diferentes modos de vibração reagem às variações de estrutura no interior do astro. Ao analisar estas assinaturas, torna-se possível determinar a idade de uma estrela, o seu tamanho e até a sua fase de evolução, informações impossíveis de obter através da simples observação da sua luz.
Para o estudo de sistemas como o Gaia BH2, a astrossismologia é particularmente valiosa. Permite sondar a gigante vermelha apesar da presença perturbadora de um buraco negro companheiro. Os dados recolhidos pelo TESS oferecem um vislumbre direto dos processos que afetaram a estrela ao longo da sua vida, incluindo eventos violentos como fusões.
Este método transformou profundamente a nossa compreensão da estrutura estelar e encontra aplicações para muitos tipos de estrelas, das anãs vermelhas às gigantes. Complementa perfeitamente outras técnicas de observação e continua a ser uma ferramenta importante para elucidar a evolução de sistemas binários exóticos.
Estrelas jovens e ricas em elementos pesados, um quebra-cabeças cósmico
No modelo padrão de evolução estelar, a quantidade de elementos pesados, que os astrónomos chamam de 'metais', numa estrela está geralmente ligada à sua idade.
Uma estrela jovem mas rica em metais, como a gigante vermelha do Gaia BH2, constitui portanto uma anomalia. A sua química evoca um astro antigo, enquanto as suas pulsações indicam uma juventude relativa. Esta discordância indica fortemente que a estrela não seguiu uma evolução solitária e tranquila.
A explicação mais provável envolve uma transferência de massa ou uma fusão com outra estrela. A estrela pode ter absorvido uma grande quantidade de matéria rica em elementos pesados proveniente de um companheiro, misturando as suas composições.