Em 9 de setembro de 2018, astrônomos avistaram um flash de uma galáxia a 860 milhões de anos-luz de distância. A fonte foi um buraco negro supermassivo cerca de 50 milhões de vezes a massa do sol. Normalmente quieto, o gigante gravitacional acordou de repente para devorar uma estrela que passava em um raro caso conhecido como evento de interrupção da maré. Conforme os detritos estelares caíram em direção ao buraco negro, ele liberou uma enorme quantidade de energia na forma de luz.
Pesquisadores do MIT, do Observatório Europeu do Sul e de outros lugares usaram vários telescópios para vigiar o evento, rotulados como AT2018fyk. Para sua surpresa, eles observaram que, à medida que o buraco negro supermassivo consumia a estrela, ele exibia propriedades semelhantes às de buracos negros de massa estelar muito menores.
Os resultados, publicados hoje no Astrophysical Journal, sugerem que o acréscimo, ou a forma como os buracos negros evoluem à medida que consomem material, é independente de seu tamanho.
“Demonstramos que, se você viu um buraco negro, viu todos eles, em certo sentido”, disse o autor do estudo, Dheeraj “DJ” Pasham, um cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. “Quando você joga uma bola de gás neles, todos parecem fazer mais ou menos a mesma coisa. Eles são a mesma besta em termos de acréscimo.”
Os co-autores de Pasham incluem o cientista pesquisador principal Ronald Remillard e o ex-aluno de pós-graduação Anirudh Chiti no MIT, junto com pesquisadores do European Southern Observatory, Cambridge University, Leiden University, New York University, University of Maryland, Curtin University, University of Amsterdam e o Goddard Space Flight Center da NASA.
Um despertar estelar
Quando pequenos buracos negros de massa estelar com uma massa de cerca de 10 vezes o nosso Sol emitem uma explosão de luz, geralmente é em resposta a um influxo de material de uma estrela companheira. Essa explosão de radiação desencadeia uma evolução específica da região ao redor do buraco negro. Da quiescência, um buraco negro faz a transição para uma fase “suave” dominada por um disco de acreção conforme o material estelar é puxado para o buraco negro. Conforme a quantidade de influxo de material diminui, ele muda novamente para uma fase “dura”, onde uma corona incandescente assume o controle. O buraco negro eventualmente volta a ficar em repouso constante, e todo o ciclo de acreção pode durar de algumas semanas a meses.
Os físicos observaram esse ciclo de acréscimo característico em vários buracos negros de massa estelar por várias décadas. Mas para buracos negros supermassivos, pensava-se que esse processo demoraria muito para ser totalmente capturado, já que esses golias são normalmente pastadores, alimentando-se lentamente de gás nas regiões centrais de uma galáxia.
“Esse processo normalmente acontece em escalas de tempo de milhares de anos em buracos negros supermassivos”, diz Pasham. “Os humanos não podem esperar tanto tempo para capturar algo assim.”
Mas todo esse processo acelera quando um buraco negro experimenta um influxo enorme e repentino de material, como durante um evento de interrupção da maré, quando uma estrela se aproxima o suficiente para que um buraco negro possa rasgá-la em pedaços.
“Em um evento de interrupção da maré, tudo é abrupto”, diz Pasham. “Você tem um pedaço repentino de gás sendo jogado em você, e o buraco negro é subitamente acordado, e é como, ‘uau, há tanta comida – deixe-me comer, comer, comer até que acabe.’ Portanto, ele experimenta tudo em um curto espaço de tempo. Isso nos permite sondar todos esses diferentes estágios de acreção que as pessoas conheceram em buracos negros de massa estelar.”
Um ciclo supermassivo
Em setembro de 2018, a Pesquisa Automatizada da All-Sky para Supernovas (ASASSN) captou sinais de uma explosão repentina. Os cientistas determinaram posteriormente que a erupção foi o resultado de um evento de interrupção da maré envolvendo um buraco negro supermassivo, que eles rotularam de TDE AT2018fyk. Wevers, Pasham e seus colegas saltaram com o alerta e foram capazes de dirigir vários telescópios, cada um treinado para mapear diferentes faixas do espectro ultravioleta e de raios-X, em direção ao sistema.
A equipe coletou dados ao longo de dois anos, usando os telescópios espaciais de raios-X XMM-Newton e o Observatório de Raios-X Chandra, bem como o NICER, o instrumento de monitoramento de raios-X a bordo da Estação Espacial Internacional e o Observatório Swift, junto com radiotelescópios na Austrália.
“Pegamos o buraco negro no estado mole com um disco de acreção se formando, e a maior parte da emissão em ultravioleta, com muito poucos em raios-X”, disse Pasham. “Então o disco entra em colapso, a corona fica mais forte e agora é muito brilhante em raios-X. Eventualmente, não há muito gás para alimentar, e a luminosidade geral cai e volta a níveis indetectáveis.”
Os pesquisadores estimam que o buraco negro destruiu uma estrela do tamanho do nosso sol. No processo, gerou um enorme disco de acreção, com cerca de 12 bilhões de quilômetros de largura, e emitiu um gás estimado em cerca de 40.000 Kelvin, ou mais de 70.000 graus Fahrenheit. À medida que o disco se tornava mais fraco e menos brilhante, uma coroa de raios-X compactos e de alta energia assumiu a fase dominante em torno do buraco negro antes de
Publicado em 19/05/2021 13h46
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