Até agora, esses fluxos de material haviam sido detectados apenas em outras faixas de comprimento de onda, como os raios X ou o visível, dependendo da fase em que o buraco negro está consumindo o material circundante.
Este estudo fornece a primeira evidência de que os ventos estão presentes ao longo da evolução da erupção, independentemente da fase, e este é um passo à frente na nossa compreensão dos misteriosos processos de acreção em buracos negros de massa estelar. O artigo acaba de ser publicado na Astronomy and Astrophysics Letters e foi escolhido como ‘artigo de destaque’ pela própria revista.
Binários de raios-X, como o nome indica, são estrelas binárias que emitem forte radiação em raios-X. Eles são formados por um objeto compacto, normalmente um buraco negro, com um companheiro estelar. Binários de raios-X de baixa massa (LMXB) têm companheiros com massas iguais ou menores que a massa do Sol. Nestes sistemas, as duas estrelas orbitam a uma distância tão pequena que parte da massa da estrela cai no poço gravitacional do buraco negro, formando um disco plano de material ao seu redor. Este processo é chamado de acreção, e o disco é um disco de acreção.
Alguns binários de raios-X, denominados transitórios, mudaram de estados quiescentes, nos quais a quantidade de massa acumulada no buraco negro é pequena e seu brilho é muito baixo para ser detectado na Terra, para estados eruptivos em que o buraco negro tem um aumento taxa de acreção, de modo que o material no disco se aquece, atingindo valores entre um e dez milhões de graus Kelvin. Durante essas erupções, que podem durar de semanas a vários meses, o sistema emite um grande fluxo de raios-X e seu brilho aumenta em várias magnitudes.
Ainda não sabemos exatamente quais são os processos físicos que ocorrem durante esses episódios de acreção. “Esses sistemas são locais onde a matéria está sujeita a campos gravitacionais que estão entre os mais fortes do universo, de modo que os binários de raios-X são laboratórios de física que a natureza nos fornece para o estudo de objetos compactos e do comportamento da matéria que os rodeia” , explica Javier Sánchez Sierras, pesquisador pré-doutorado do IAC e primeiro autor do artigo.
Um dos processos físicos mais importantes que os cientistas precisam entender é a ejeção de material, ou ventos, durante episódios de acreção. Segundo Teo Muñoz Darias, pesquisador do IAC e coautor do artigo, “o estudo dos ventos nesses sistemas é a chave para entender os processos de acreção, pois os ventos podem conseguir expelir ainda mais matéria do que a acumulada pelo buraco negro”.
Mesmo vento, estados diferentes
O artigo que acaba de ser publicado na Astronomy and Astrophysics Letters, e que foi escolhido pela revista como “artigo destaque”, apresenta a descoberta dos ventos do buraco negro MAXI J1820 + 070 no infravermelho, durante a erupção que durou ocorrer durante 2018-2019. Nas últimas duas décadas, ventos foram observados em raios-X durante a erupção, denominada suave em que a radiação emitida pelo disco de acreção é dominante, apresentando alta luminosidade. Mais recentemente, o mesmo grupo no IAC descobriu em comprimentos de onda visíveis ventos no estado de acreção forte, que é caracterizado pelo aparecimento de um jato, que sai essencialmente perpendicular ao disco de acreção e que emite fortemente em comprimentos de onda de rádio.
“No presente estudo -sentido Sánchez Sierras-, mostramos a descoberta de ventos infravermelhos que estão presentes durante os estados de acreção forte e suave, durante a evolução completa da erupção, de modo que sua presença não depende do estado de acreção , e esta é a primeira vez que este tipo de ventos é observado”. Os pesquisadores também conseguiram mostrar que as propriedades cinemáticas do vento são muito semelhantes às observadas em 2019 na faixa do visível, atingindo velocidades de até 1800 km / s.
“Esses dados sugerem que o vento é o mesmo para os dois casos, mas sua visibilidade muda o comprimento de onda durante a evolução da erupção, o que indicaria que o sistema está perdendo massa e também momento angular durante o processo de erupção”, explica Muñoz Darias. Esses resultados são muito importantes para os cientistas, porque acrescentam um novo elemento ao quadro global dos ventos nesses sistemas e representam um passo adiante em direção ao objetivo de completar nossa compreensão dos processos de acreção em buracos negros de massa estelar.
Artigo: J. Sánchez-Sierras e T. Muñoz-Darias: “Linhas de emissão no infravermelho próximo traçam o vento do disco de acreção independente do estado do transiente do buraco negro MAXI J1820 + 070”. Carta A&A, Vol. 640, agosto de 2020. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038406
Publicado em 31/08/2020 16h57
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