Uma nova pesquisa descobriu que um neutrino de alta energia que remonta a um encontro violento entre um buraco negro e uma estrela precisa de uma história de origem diferente.
Uma análise das ondas de rádio emitidas pelo encontro, conhecido como AT2019dsg, mostrou que foi bastante comum, pelo menos no que diz respeito a um buraco negro destruindo uma estrela. Isso significa que o evento não foi energético o suficiente para produzir o neutrino meses depois – que os eventos foram meramente coincidentes.
“Em vez de ver o jato brilhante de material necessário para isso, vemos uma saída de material de rádio mais fraca”, disse a astrônoma Kate Alexander, da Northwestern University. “Em vez de uma poderosa mangueira de incêndio, vemos um vento suave.”
A morte de uma estrela por um buraco negro não é um processo limpo e organizado. Quando uma estrela errante chega perto o suficiente de um buraco negro para ser capturada pela gravidade do último objeto, a força colossal da maré do buraco negro – o produto de seu campo gravitacional – primeiro se estende e, em seguida, puxa a estrela com tanta força que ela se despedaça.
Isso é chamado de evento de interrupção da maré (TDE). Ele libera um raio de luz brilhante, brilhando intensamente quando metade dos detritos da estrela desintegrada gira em um disco ao redor do buraco negro, gerando imenso calor e luz antes de ser puxado inexoravelmente para além do horizonte de eventos. A outra metade dos destroços é lançada no espaço.
AT2019dsg, detectado pela primeira vez em 9 de abril de 2019, era exatamente um desses eventos, de uma galáxia a 750 milhões de anos-luz de distância. As observações de raios-X e rádio confirmaram um buraco negro supermassivo 30 milhões de vezes a massa do Sol passando por uma TDE. Quase seis meses depois, em 1º de outubro de 2019, um neutrino chamado IC191001A foi detectado no detector de neutrinos IceCube na Antártica, com clock de um nível de energia colossal de mais de 200 teraeletronvolts.
Os neutrinos são chamados de ‘partículas fantasmas’ porque sua massa é quase zero, eles viajam perto da velocidade da luz e não interagem realmente com a matéria normal; para um neutrino, o Universo seria quase incorpóreo. Ocasionalmente, no entanto, eles interagem, e é assim que o IceCube funciona. Quando um neutrino interage com o gelo da Antártica, ele pode criar um flash de luz. Com detectores enterrados profundamente sob o gelo, esses flashes realmente se destacam.
Com base em características como a forma como a luz se propaga e quão brilhante ela é, os cientistas podem calcular o nível de energia do neutrino e a direção de onde ele veio. IC191001A veio da direção de AT2019dsg, tão próximo que os cientistas calcularam apenas 0,2 por cento de chance de que o neutrino e o TDE não estivessem relacionados.
Mas isso levantou algumas questões significativas.
“Se esse neutrino de alguma forma veio do AT2019dsg, isso levanta a questão: por que não avistamos neutrinos associados a supernovas a esta distância ou mais perto?” disse a astrônoma Yvette Cendes do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian.
“Eles são muito mais comuns e têm as mesmas velocidades de energia.”
A equipe de pesquisa, liderada por Cendes, usou o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array no Chile para observar AT2019dsg por mais de 500 dias em comprimentos de onda de rádio. Eles descobriram que o TDE continuou a aumentar em comprimentos de onda de rádio por cerca de 200 dias, ponto em que atingiu o pico e começou a diminuir lentamente.
Eles também calcularam a quantidade total de energia na saída de TDE: era quase a mesma quantidade de energia emitida pelo Sol em 30 milhões de anos. Isso é bastante padrão para uma TDE, bem como supernovas do tipo Ib e do tipo Ic.
Para produzir um neutrino tão energético quanto o IC191001A, a energia de saída precisaria ser cerca de 1.000 vezes maior.
Além disso, ele precisaria ter uma geometria estranha, o que o fluxo de saída do AT2019dsg não tinha. Afinal, o AT2019dsg é bastante comum. Visto que IC191001A não é comum, uma nova explicação pode ser justificada.
Mas ainda não sabemos muito sobre os neutrinos e também sobre os TDEs. Isso significa que o AT2019dsg continuará sendo de interesse.
“Provavelmente vamos checar este de novo”, disse Cendes. “Este buraco negro em particular ainda está se alimentando.”
Publicado em 18/10/2021 08h56
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