A confusão criada por um encontro entre um buraco negro e uma estrela azarada rendeu um tesouro raro e incrível.
Ao medir a radiação X quando a estrela foi dilacerada pela gravidade, os astrônomos determinaram que o buraco negro é uma besta incrivelmente elusiva: um buraco negro de massa intermediária, situado entre os pesos leves de massa estelar e os pesos pesados supermassivos.
Os cientistas acham que buracos negros de massa intermediária (IMBHs) podem ser incrivelmente comuns, mas por alguma razão, eles provaram ser adeptos da detecção de evasão, então esta descoberta é um prêmio real – um que representa não apenas um laboratório único para física de astropartículas, mas que poderia nos ajude a desvendar o mistério de como os buracos negros supermassivos atingem seu tamanho tremendo.
“O fato de que fomos capazes de capturar este buraco negro enquanto ele estava devorando uma estrela oferece uma oportunidade notável de observar o que de outra forma seria invisível”, disse a astrônoma Ann Zabludoff, da Universidade do Arizona.
“Além disso, ao analisar a erupção fomos capazes de entender melhor essa categoria indescritível de buracos negros, que pode muito bem ser responsável pela maioria dos buracos negros no centro das galáxias.”
Embora os limites entre IMBHs e buracos negros supermassivos (SMBHs) não sejam atualmente muito bem definidos, os buracos negros de massa intermediária são geralmente considerados maiores do que uma estrela colapsada típica ou buraco negro estelar (até cem massas solares), mas não supermassivos (entre um milhão e um bilhão de vezes mais massa do que um buraco negro estelar típico).
A escassez de detecções na faixa de massa IMBH até o momento é gritante. Até agora, os astrônomos conseguiram revelar um punhado de observações que sugerem IMBHs, mas a modelagem sugere que deve haver muito mais por aí.
Os buracos negros, geralmente invisíveis, se revelam quando algo como uma estrela fica um pouco perto demais. Então, a imensa força de maré do buraco negro – o produto de seu campo gravitacional – primeiro se estende e depois puxa a estrela com tanta força que ela se despedaça.
Este evento de interrupção de maré (TDE) libera um raio de luz brilhante antes que os fragmentos da estrela desintegrada gradualmente desapareçam além do horizonte de eventos do buraco negro.
Um evento desse tipo, denominado 3XMM J215022.4?055108 (J2150 para abreviar), foi observado em 2003, no centro de um aglomerado de estrelas nos arredores de uma galáxia a 740 milhões de anos-luz de distância. Ao longo de 10 anos, o clarão brilhante desapareceu, fornecendo uma riqueza de dados do evento. A análise dos fótons sugeriu um IMBH.
Liderada pelo astrônomo Sixiang Wen, da Universidade do Arizona, a nova equipe reanalisou os dados, comparando-os a modelos teóricos sofisticados, para medir com mais precisão a massa e o spin do buraco negro. Eles descobriram que o culpado atinge cerca de 10.000 massas solares.
E, fascinantemente, está girando muito rápido. Os pesquisadores foram capazes de usar esse giro rápido para sondar a natureza da matéria escura. Não sabemos o que é matéria escura, mas sabemos que se fosse composta de partículas hipotéticas chamadas bósons ultraleves, o buraco negro não seria capaz de girar tão rápido quanto observado.
O giro rápido do buraco negro também oferece algumas pistas de como ele cresceu.
“É possível que o buraco negro se formou dessa forma e não mudou muito desde então, ou que dois buracos negros de massa intermediária se fundiram recentemente para formar este”, disse Zabludoff.
“Nós sabemos que o spin que medimos exclui cenários onde o buraco negro cresce por um longo tempo devido à ingestão constante de gás ou de muitos lanches rápidos de gás que chegam de direções aleatórias.”
Sabemos que as fusões podem produzir buracos negros na faixa de massa intermediária; um deles foi detectado em 2019, produzindo um buraco negro 142 vezes a massa do sol. O que não sabemos é com que frequência isso acontece e se é a única maneira que os buracos negros podem atingir esse tamanho. Precisamos localizar mais para descobrir.
Um lugar onde podemos encontrá-los é no centro de galáxias anãs. Sabemos que os centros de quase todas as galáxias de massa da Via Láctea ou buracos negros supermassivos hospedeiros maiores, e que a massa do buraco negro é proporcional à massa da distribuição esférica das estrelas concentradas no meio da galáxia, conhecido como sua protuberância.
É lógico que galáxias menores devam, portanto, ter buracos negros menores, mas observá-los na verdade tem se mostrado desafiador. Mas, se a maioria das galáxias anãs estão orbitando um IMBH, então podemos ser capazes de detectá-las a partir de suas erupções de eventos de interrupção das marés. Primeiro, precisaremos aumentar a taxa de detecção, mas os próximos instrumentos devem melhorar isso drasticamente.
“Ajustando a emissão de raios-X dessas chamas a modelos teóricos, podemos realizar um censo da população de buracos negros de massa intermediária no universo”, disse Wen.
Publicado em 18/09/2021 08h22
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