Centro de Astrofísica
Em outubro de 2018, uma pequena estrela foi rasgada em pedaços quando vagou muito perto de um buraco negro em uma galáxia localizada a 665 milhões de anos-luz da Terra.
Embora possa parecer emocionante, o evento não foi uma surpresa para os astrônomos que ocasionalmente testemunham esses incidentes violentos enquanto examinam o céu noturno.
Mas quase três anos após o massacre, o mesmo buraco negro está iluminando os céus novamente – e não engoliu nada de novo, dizem os cientistas.
“Isso nos pegou completamente de surpresa – ninguém nunca viu nada assim antes”, diz Yvette Cendes, pesquisadora associada do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) e principal autor de um novo estudo analisando o fenômeno.
A equipe conclui que o buraco negro agora está ejetando material viajando a metade da velocidade da luz, mas não sabe ao certo por que o fluxo foi atrasado em vários anos. Os resultados, descritos esta semana no Astrophysical Journal, podem ajudar os cientistas a entender melhor o comportamento alimentar dos buracos negros, que Cendes compara a “arrotar” após uma refeição.
A equipe detectou a explosão incomum ao revisitar eventos de ruptura de maré (TDEs) – quando estrelas invasoras são espargidas por buracos negros – que ocorreram nos últimos anos.
Dados de rádio do Very Large Array (VLA) no Novo México mostraram que o buraco negro havia reanimado misteriosamente em junho de 2021. Cendes e a equipe correram para examinar o evento mais de perto.
“Solicitamos o Tempo Discricionário do Diretor em vários telescópios, que é quando você encontra algo tão inesperado que mal pode esperar pelo ciclo normal de propostas de telescópios para observá-lo”, explica Cendes. “Todas as candidaturas foram imediatamente aceites.”
A equipe coletou observações do TDE, apelidado de AT2018hyz, em vários comprimentos de onda de luz usando o VLA, o Observatório ALMA no Chile, o MeerKAT na África do Sul, o Australian Telescope Compact Array na Austrália e o Chandra X-Ray Observatory e o Neil Gehrels Observatório Swift no espaço.
As observações de rádio do TDE provaram ser as mais impressionantes.
“Estudamos TDEs com radiotelescópios há mais de uma década, e às vezes descobrimos que eles brilham em ondas de rádio à medida que expelem material enquanto a estrela está sendo consumida pelo buraco negro”, diz Edo Berger, professor de astronomia da Harvard University e o CfA, e coautor do novo estudo. “Mas no AT2018hyz houve silêncio de rádio nos primeiros três anos, e agora está dramaticamente iluminado para se tornar um dos TDEs mais luminosos de rádio já observados.”
Sebastian Gomez, pós-doutorando no Space Telescope Science Institute e coautor do novo artigo, diz que o AT2018hyz não era digno de nota em 2018, quando o estudou pela primeira vez usando telescópios de luz visível, incluindo o telescópio de 1,2 m no Fred Lawrence. Observatório Whipple no Arizona.
Gomez, que estava trabalhando em sua tese de doutorado com Berger na época, usou modelos teóricos para calcular que a estrela dilacerada pelo buraco negro tinha apenas um décimo da massa do nosso Sol.
“Monitoramos o AT2018hyz em luz visível por vários meses até que ele desapareceu e depois o tiramos de nossas mentes”, diz Gomez.
Os TDEs são bem conhecidos por emitir luz quando ocorrem. À medida que uma estrela se aproxima de um buraco negro, as forças gravitacionais começam a esticar, ou espaguetificar, a estrela. Eventualmente, o material alongado espirala ao redor do buraco negro e aquece, criando um flash que os astrônomos podem detectar a milhões de anos-luz de distância.
Algum material espaguetificado ocasionalmente é lançado de volta ao espaço. Os astrônomos o comparam a buracos negros sendo comedores desordenados – nem tudo o que eles tentam consumir chega à boca.
Mas a emissão, conhecida como fluxo de saída, normalmente se desenvolve rapidamente após a ocorrência de um TDE – não anos depois. “É como se esse buraco negro tivesse começado a arrotar abruptamente um monte de material da estrela que comeu anos atrás”, explica Cendes.
Neste caso, os arrotos são retumbantes.
O fluxo de material está viajando tão rápido quanto 50 por cento da velocidade da luz. Para comparação, a maioria dos TDEs tem um fluxo de saída que viaja a 10% da velocidade da luz, diz Cendes.
“Esta é a primeira vez que testemunhamos um atraso tão longo entre a alimentação e a saída”, diz Berger. “O próximo passo é explorar se isso realmente acontece com mais regularidade e simplesmente não analisamos os TDEs tarde o suficiente em sua evolução”.
Outros co-autores do estudo incluem Kate Alexander e Aprajita Hajela da Northwestern University; Ryan Chornock, Raffaella Margutti e Daniel Brethauer da Universidade da Califórnia, Berkley; Tanmoy Laskar da Universidade Radboud; Brian Metzger da Universidade de Columbia; Michael Bietenholz da Universidade de York e Mark Wieringa do Australia Telescope National Facility.
Sobre o Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian
O Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian é uma colaboração entre Harvard e o Smithsonian projetada para perguntar – e finalmente responder – as maiores questões não resolvidas da humanidade sobre a natureza do universo. O Centro de Astrofísica está sediado em Cambridge, MA, com instalações de pesquisa nos EUA e em todo o mundo.
Publicado em 15/10/2022 12h43
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