A luz que viajou por mais de 8,5 bilhões de anos para chegar até nós foi o último suspiro de uma estrela moribunda quando um buraco negro a engoliu.
Duas equipes separadas de cientistas determinaram que um brilho misterioso que apareceu no céu em fevereiro de 2022, chamado AT2022cmc, foi o jato astrofísico que irrompeu do enorme buraco negro quando a estrela fragmentada desapareceu além de seu horizonte de eventos.
É incrivelmente raro pegarmos uma dessas refeições no ato, e o AT2022cmc é agora o mais distante que já vimos.
Os dois artigos foram publicados na Nature e Nature Astronomy.
“A última vez que os cientistas descobriram um desses jatos foi há mais de uma década”, diz o astrônomo Michael Coughlin, da Universidade de Minnesota Twin Cities, nos Estados Unidos.
“A partir dos dados que temos, podemos estimar que jatos relativísticos são lançados em apenas 1% desses eventos destrutivos, tornando o AT2022cmc uma ocorrência extremamente rara. Na verdade, o flash luminoso do evento está entre os mais brilhantes já observados.”
Há muita coisa acontecendo em nosso Universo selvagem, e muitos encontros e eventos – supernovas, rajadas rápidas de rádio, colisões estelares, interações em binários compactos e frenesis de alimentação de buracos negros – são imprevisíveis, cuspindo chamas temporárias de luz que brilham através a vastidão do espaço, e depois desaparecem.
Somente monitorando de perto grandes áreas do céu podemos captar a luz desses eventos cósmicos colossais, mas transitórios.
Em fevereiro, o Zwicky Transient Facility capturou exatamente essa explosão. Imediatamente, 20 outros telescópios ao redor do mundo e no espaço entraram em ação, capturando uma grande quantidade de dados sobre o súbito incêndio nos dias e semanas que se seguiram.
A partir dessa riqueza de informações, uma equipe de pesquisadores – co-liderada por Coughlin e o astrônomo Igor Andreoni, da Universidade de Maryland – determinou que o evento resultou de um evento de ruptura das marés. O perpetrador? Um buraco negro supermassivo girando rapidamente até cerca de 500 milhões de vezes a massa do Sol, engolindo material estelar a uma taxa tremenda de meio Sol por ano.
Os eventos de perturbação das marés são extremos; eles ocorrem quando uma estrela se aproxima um pouco demais de um buraco negro. As forças de maré no campo gravitacional desse buraco negro esticam a estrela, puxando-a com tanta força que ela se despedaça. Os detritos estelares então caem no buraco negro.
Esse processo produz um clarão de luz que desaparece com o tempo, mas podemos detectá-lo da Terra se for brilhante o suficiente.
Não foi isso que produziu a luz que os astrônomos viram no AT2022cmc.
“As coisas pareciam bastante normais nos primeiros três dias. Depois, analisamos com um telescópio de raios-X e descobrimos que a fonte era muito brilhante”, diz o astrônomo Dheeraj Pasham, do MIT, que liderou o segundo artigo.
“Este evento em particular foi 100 vezes mais poderoso do que a explosão de raios gama mais poderosa. Foi algo extraordinário.”
A análise revelou que a causa da luz era um jato astrofísico. Quando um buraco negro se alimenta, às vezes nem todo o material girando ao seu redor acaba além do horizonte de eventos.
As linhas do campo magnético próximas ao horizonte de eventos atuam como aceleradores de partículas; algum material próximo ao buraco negro é canalizado ao longo dessas linhas, onde é lançado dos pólos do buraco negro a velocidades próximas à da luz.
No caso do AT2022cmc, um desses jatos está apontado diretamente para nós e viajando a 99,99% da velocidade da luz. Quando o material se move em nossa direção próximo à velocidade da luz, ele parece mais brilhante do que é porque o movimento produz uma mudança na frequência do comprimento de onda da luz. Esse efeito é conhecido como feixe relativístico ou reforço Doppler porque essa mudança é conhecida como efeito Doppler.
O AT2022cmc é apenas o quarto evento de ruptura de maré impulsionado por Doppler já detectado.
Os cientistas esperam que possamos aprender muito com essa luz moribunda a mais de meio Universo de distância. Por exemplo, não se sabe por que alguns eventos de interrupção das marés têm jatos e outros não. A rápida rotação do buraco negro pode ser instrumental na formação de jatos.
Também não está claro como os buracos negros supermassivos se formam e crescem. Altas taxas de alimentação, como as exibidas pelo buraco negro AT2022cmc, podem ajudar a resolver o mistério.
O evento também foi o primeiro evento de ruptura de maré detectado usando uma pesquisa óptica. Os montes de dados coletados ajudarão os astrônomos a identificar mais deles no futuro.
“A astronomia está mudando rapidamente”, diz Andreoni.
“Mais pesquisas ópticas e infravermelhas de todo o céu estão agora ativas ou logo estarão online. Os cientistas podem usar o AT2022cmc como um modelo para o que procurar e encontrar mais eventos disruptivos de buracos negros distantes.
“Isso significa que, mais do que nunca, a mineração de big data é uma ferramenta importante para avançar nosso conhecimento do Universo”.
Publicado em 03/12/2022 11h19
Artigo original:
Estudo original: