Uma equipe de astrônomos liderada por pesquisadores da Universidade de Birmingham, University College London e Queen’s University Belfast descobriram uma das mais dramáticas “ligações” de um buraco negro já vistas. Eles apresentarão suas descobertas na terça-feira, 4 de julho, no Encontro Nacional de Astronomia de 2023 em Cardiff. O trabalho também será publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
J221951-484240, conhecido como J221951, é um dos mais luminosos transientes – objetos astrofísicos que mudam seu brilho em um curto período de tempo – já registrado. Foi descoberto pela Dra. Samantha Oates, astrônoma da Universidade de Birmingham, e sua equipe, em setembro de 2019, enquanto procurava a luz eletromagnética de um evento de onda gravitacional. A equipe estava usando o Telescópio Ultravioleta e Óptico a bordo do Observatório Neil Gehrels Swift para procurar uma kilonova, o sinal de uma estrela de nêutrons se fundindo com outra estrela de nêutrons ou um buraco negro. Uma kilonova geralmente aparece azul, depois desbota e fica mais vermelha em uma escala de tempo de dias. Em vez disso, eles encontraram algo ainda mais incomum: J221951. O transiente apareceu azul, mas não mudou de cor ou desapareceu rapidamente como faria uma kilonova.
Vários telescópios foram usados para acompanhar o J221951 e determinar sua natureza, incluindo o Swift/UVOT e o Hubble Space Telescope da NASA, o South African Large Telescope e instalações do ESO como o Very Large Telescope e o instrumento GROND no MPG/ESO 2.2- telescópio de um metro no Observatório de La Silla.
Um espectro de J221951 obtido com o Telescópio Espacial Hubble descartou a associação de J221951 com o evento de onda gravitacional. Ao examinar o espectro de luz de J221951, a Dra. Oates e sua equipe conseguiram determinar que a fonte está a cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância, em contraste com o sinal da onda gravitacional que foi detectado a menos de 0,5 bilhão de anos-luz de distância. O fato de brilhar tão intensamente a uma distância tão grande faz do J221951 um dos transientes mais luminosos já detectados.
Evidências sugerem que J221951 surgiu como resultado de um buraco negro supermassivo alimentando-se de material circundante muito rapidamente. Uma galáxia vermelha foi observada na localização de J221951 antes de sua detecção, e a localização de J221951 é consistente com o centro da galáxia, onde um enorme buraco negro residiria naturalmente. Começou a brilhar muito repentinamente – cerca de 10 meses antes da detecção inicial – o que significa que o buraco negro começou a se alimentar muito rapidamente depois de ficar quieto por algum tempo. O espectro ultravioleta mostra características de absorção consistentes com o material empurrado para fora por uma enorme liberação de energia. Isso, combinado com sua grande luminosidade, torna este um dos mais dramáticos ‘liga’ de um buraco negro já visto.
A equipe identificou dois mecanismos possíveis que poderiam explicar essa alimentação extrema de um buraco negro supermassivo. A primeira é que pode ter sido causada por um evento de ruptura de maré – a ruptura de uma estrela ao passar perto do buraco negro supermassivo no centro de sua galáxia. A segunda é que pode ter sido produzido por um núcleo galáctico ativo que ‘mudou de estado’ de dormente para ativo. J221951 seria então o sinal de que um buraco negro adormecido no centro da galáxia hospedeira começou a se alimentar de material de um disco de acreção.
O Dr. Matt Nicholl, membro da equipe da Queen’s University Belfast, disse: “Nossa compreensão das diferentes coisas que os buracos negros supermassivos podem fazer se expandiu muito nos últimos anos, com descobertas de estrelas sendo dilaceradas e acumulando buracos negros com enormes luminosidades variáveis.” Ele acrescenta: “J221951 é um dos exemplos mais extremos de um buraco negro nos pegando de surpresa. O monitoramento contínuo de J221951 para descobrir a liberação total de energia pode nos permitir descobrir se isso é uma ruptura de maré de uma estrela por um buraco negro de rotação rápida, ou um novo tipo de interruptor AGN”.
O Dr. N. Paul Kuin, outro membro da equipe do Mullard Space Science Laboratory da University College London, disse: “A principal descoberta foi quando o espectro ultravioleta do Hubble descartou uma origem galáctica. Isso mostra como é importante manter uma capacidade de espectrógrafo UV espacial para o futuro.”
A Dra. Samantha Oates acrescenta: “No futuro, seremos capazes de obter pistas importantes que ajudarão a distinguir entre o evento de ruptura das marés e os cenários de núcleos galácticos ativos. Por exemplo, se J221951 estiver associado a um AGN ativado, podemos esperar que ele pare desaparecendo e aumentando novamente o brilho, enquanto que se J221951 for um evento de interrupção das marés, esperaríamos que continuasse a desaparecer. Precisamos continuar monitorando J221951 nos próximos meses a anos para capturar seu comportamento tardio.”
Publicado em 07/07/2023 13h04
Artigo original:
Estudo original: