Buracos negros não brilham – na verdade, eles são famosos por fazer o oposto. Mas se eles estão devorando ativamente material do espaço ao seu redor, esse material pode brilhar como um bilhão de sóis de raios-X.
E pela primeira vez, os astrônomos já viram aquele incêndio misteriosamente apagado, antes de gradualmente retornar ao brilho.
O buraco negro supermassivo é uma besta com 19 milhões de massas solares, alimentando um núcleo galáctico a 275 milhões de anos-luz de distância, em uma galáxia chamada 1ES 1927 + 654.
Durante um período de apenas 40 dias, os astrônomos observaram sua coroa absolutamente despencar em brilho, antes de subir novamente para brilhar mais do que antes.
“Esperamos que mudanças de luminosidade desse tamanho variem em escalas de milhares a milhões de anos”, disse o físico Erin Kara, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
“Mas nesse objeto, vimos uma mudança de 10.000 ao longo de um ano e até 100 em oito horas, o que é totalmente inédito e realmente incompreensível”.
Existem vários componentes na área imediatamente ao redor de um buraco negro. Existe o horizonte de eventos; esse é o famoso “ponto sem retorno”, no qual nem a velocidade da luz é suficiente para atingir a velocidade de escape. Um buraco negro ativo também possui um disco de acréscimo, um enorme disco de material girando no objeto, como água circulando um dreno.
E logo fora do horizonte de eventos de um buraco negro ativo, em torno da borda interna do disco de acreção, está a coroa.
Esta é uma região de elétrons escaldantemente quentes que se acredita serem alimentados pelo campo magnético do buraco negro, agindo como um síncrotron para acelerar os elétrons a tão altas energias que brilham intensamente nos comprimentos de onda dos raios X.
Os astrônomos notaram pela primeira vez algo estranho ocorrendo em 1ES 1927 + 654 em 2018, quando a Pesquisa Automatizada All-Sky para Super-Novae (ASASSN) – uma pesquisa automatizada que procurava flashes de luz em todo o céu – captou um clarão incrivelmente brilhante do céu. galáxia, 40 vezes o brilho normal.
Isso chamou a atenção dos astrônomos e eles apontaram um monte de telescópios na direção da galáxia para descobrir mais. Por um tempo, tudo ficou bem normal – mas, cerca de 160 dias após a explosão, o núcleo do 1ES 1927 + 654 começou a escurecer. Durante um período de 40 dias, o brilho dos raios X foi totalmente apagado.
“Depois que a ASSASN viu passar por essa enorme explosão louca, vimos como a coroa desapareceu”, disse Kara. “Tornou-se indetectável, o que nunca vimos antes.”
Mas então o brilho começou a subir novamente. 300 dias após o surto inicial, o núcleo da galáxia brilhava quase 20 vezes mais do que antes do evento inicial.
“Normalmente não vemos variações como essa na acumulação de buracos negros”, disse o astrofísico Claudio Ricci, da Universidade Diego Portales, no Chile, e principal autor do estudo.
“Era tão estranho que a princípio pensamos que havia algo errado com os dados. Quando vimos que era real, foi muito emocionante. Mas também não tínhamos ideia do que estávamos lidando; ninguém com quem conversamos tinha visto. qualquer coisa assim. ”
Os astrônomos não têm muita certeza de como as coronas dos buracos negros são geradas e alimentadas. Mas se, como teorizado, tem algo a ver com os campos magnéticos do buraco negro, as dramáticas mudanças observadas no buraco negro de 1ES 1927 + 654 poderiam ter sido causadas por algo que perturba esses campos magnéticos.
Sabemos que os buracos negros podem mudar rapidamente quando capturam e devoram uma estrela que se aventura um pouco perto demais. A estrela é despedaçada em um processo chamado de perturbação das marés, gritando uma labareda de luz brilhante, antes de ser arrastada para além do horizonte de eventos para encontrar seu destino misterioso.
E se uma estrela em fuga encontrasse o buraco negro de 1ES 1927 + 654, os eventos poderiam se encaixar nas mudanças observadas na radiação de raios-X. Primeiro, a estrela é rompida pela maré, causando o surto inicial. Então os detritos da estrela poderiam ter interrompido temporariamente o campo magnético do buraco negro, após o que se reconstruiu à medida que o espaço ao redor do buraco negro voltava a um estado mais normal.
E isso poderia ser uma pista importante para entender o raio dentro do qual um campo magnético controla uma coroa de buraco negro.
“O que isso nos diz é que, se toda a ação está acontecendo dentro desse raio de ruptura de maré, isso significa que a configuração do campo magnético que suporta a coroa deve estar dentro desse raio”, disse Kara.
“O que significa que, para qualquer coroa normal, os campos magnéticos dentro desse raio são os responsáveis pela criação de uma coroa.”
Se uma estrela era responsável pelo evento, a equipe calculou que o rompimento das marés deveria ter ocorrido dentro de quatro minutos leves do centro do buraco negro, cerca da metade da distância entre a Terra e o Sol.
Mas poderia haver alguma outra razão para o show de luzes.
Sabemos que o buraco negro coronae pode variar em brilho, embora geralmente isso ocorra em escalas de tempo muito mais longas. É possível que o comportamento extremo observado no 1ES 1927 + 654 também seja realmente um comportamento bastante normal – só não o vimos até agora.
“Este conjunto de dados tem muitos quebra-cabeças”, disse Kara. “Mas isso é emocionante, porque significa que estamos aprendendo algo novo sobre o universo. Pensamos que a hipótese da estrela é boa, mas também acho que vamos analisar esse evento por um longo tempo”.
Publicado em 18/07/2020 15h18
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