Um buraco negro de massa intermediária à espreita sem ser detectado em uma galáxia anã revelou-se aos astrônomos quando engoliu uma estrela azarada que se aproximou demais. A fragmentação da estrela, conhecida como “evento de ruptura das marés” ou TDE, produziu uma explosão de radiação que ofuscou brevemente a luz estelar combinada da galáxia anã hospedeira e poderia ajudar os cientistas a entender melhor as relações entre buracos negros e galáxias.
A explosão foi capturada por astrônomos com o Young Supernova Experiment (YSE), uma pesquisa projetada para detectar explosões cósmicas e eventos astrofísicos transitórios. Uma equipe internacional liderada por cientistas da UC Santa Cruz, do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague e da Universidade Estadual de Washington relatou a descoberta em um artigo publicado em 10 de novembro na Nature Astronomy.
“Esta descoberta criou um entusiasmo generalizado porque podemos usar eventos de ruptura de maré não apenas para encontrar mais buracos negros de massa intermediária em galáxias anãs silenciosas, mas também para medir suas massas”, disse o coautor Ryan Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica da UC Santa Cruz que ajudou a planejar a pesquisa YSE.
A primeira autora Charlotte Angus, do Instituto Niels Bohr, disse que as descobertas da equipe fornecem uma base para estudos futuros de buracos negros de médio porte.
“O fato de termos sido capazes de capturar este buraco negro de tamanho médio enquanto devorava uma estrela nos ofereceu uma oportunidade notável de detectar o que de outra forma estaria escondido de nós”, disse Angus. “Além disso, podemos usar as propriedades da própria erupção para entender melhor esse grupo indescritível de buracos negros de peso médio, que podem representar a maioria dos buracos negros nos centros das galáxias”.
Buracos negros supermassivos são encontrados nos centros de todas as galáxias massivas, incluindo a nossa Via Láctea. Os astrônomos conjecturam que essas feras massivas, com milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol, poderiam ter crescido de buracos negros menores de “massa intermediária” com milhares a centenas de milhares de massas solares.
Uma teoria de como esses buracos negros massivos foram montados é que o universo primitivo era galopante com pequenas galáxias anãs com buracos negros de massa intermediária. Com o tempo, essas galáxias anãs teriam se fundido ou sido engolidas por galáxias mais massivas, seus núcleos se combinando a cada vez para construir a massa no centro da galáxia em crescimento. Esse processo de fusão acabaria criando os buracos negros supermassivos vistos hoje.
“Se pudermos entender a população de buracos negros de massa intermediária – quantos existem e onde eles estão localizados – podemos ajudar a determinar se nossas teorias de formação de buracos negros supermassivos estão corretas”, disse o coautor Enrico Ramirez-Ruiz, professor. de astronomia e astrofísica na UCSC e Niels Bohr Professor na Universidade de Copenhague.
Mas todas as galáxias anãs têm buracos negros de tamanho médio?
“Isso é difícil de afirmar, porque detectar buracos negros de massa intermediária é extremamente desafiador”, disse Ramirez-Ruiz.
As técnicas clássicas de caça aos buracos negros, que procuram ativamente alimentar buracos negros, muitas vezes não são sensíveis o suficiente para descobrir buracos negros nos centros de galáxias anãs. Como resultado, apenas uma fração minúscula de galáxias anãs é conhecida por hospedar buracos negros de massa intermediária. Encontrar mais buracos negros de médio porte com eventos de ruptura das marés pode ajudar a resolver o debate sobre como os buracos negros supermassivos se formam.
“Uma das maiores questões em aberto na astronomia é atualmente como os buracos negros supermassivos se formam”, disse a coautora Vivienne Baldassare, professora de física e astronomia da Washington State University.
Os dados do Young Supernova Experiment permitiram que a equipe detectasse os primeiros sinais de luz quando o buraco negro começou a devorar a estrela. Capturar esse momento inicial foi fundamental para descobrir o tamanho do buraco negro, porque a duração desses eventos pode ser usada para medir a massa do buraco negro central. Este método, que até agora só funcionava bem para buracos negros supermassivos, foi proposto pela primeira vez por Ramirez-Ruiz e a coautora Brenna Mockler na UC Santa Cruz.
“Esta erupção foi incrivelmente rápida, mas como nossos dados do YSE nos deram tantas informações iniciais sobre o evento, fomos realmente capazes de determinar a massa do buraco negro usando-o”, disse Angus.
Este estudo foi baseado em dados de observatórios de todo o mundo, incluindo o Observatório W. M. Keck no Havaí, o Telescópio Óptico Nórdico, o Observatório Lick da UC, o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o Observatório Internacional Gemini, o Observatório Palomar e o Pan-STARRS Survey em Observatório de Haleakala.
Publicado em 12/11/2022 09h29
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