Vários telescópios da NASA observaram recentemente um enorme buraco negro a destruir uma estrela infeliz que se aproximou demasiado.O fenómeno, localizado a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra, no centro de outra galáxia, foi o quinto exemplo mais próximo deste tipo até agora observado.

Ilustração que mostra um disco de gás quente a girar em torno de um buraco negro. O fluxo de gás que se estende para a direita é o que resta de uma estrela que foi destroçada pelo buraco negro. A nuvem de plasma quente (átomos de gás com os seus eletrões arrancados) acima do buraco negro é conhecida como a corona. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Depois de a estrela ter sido completamente despedaçada pela gravidade do buraco negro, os astrónomos detetaram um aumento dramático na luz de raios-X de alta energia em torno do buraco negro, o que indicou que à medida que o material estelar foi puxado em direção ao seu destino, formou uma estrutura extremamente quente acima do buraco negro – uma coroa. Segundo um novo estudo publicado na revista Astrophysical Journal, o satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) da NASA é o telescópio espacial mais sensível, capaz de observar estes comprimentos de onda, e a proximidade do evento proporcionou uma visão sem precedentes da formação e evolução da coroa.

O estudo mostra como a destruição de uma estrela por um buraco negro – processo conhecido como evento de perturbação ou de rutura de marés – pode ser usada para compreender melhor o que acontece com o material capturado por um destes gigantes antes de ser totalmente devorado.

A maior parte dos buracos negros que os cientistas podem estudar está rodeada por gás quente que se acumulou ao longo de muitos anos, por vezes milénios, e formou discos com milhares de milhões de quilómetros de diâmetro. Em alguns casos, estes discos brilham mais que galáxias. Uma estrela a ser destroçada e consumida destaca-se, mesmo em torno destas fontes brilhantes, e especialmente em torno de buracos negros muito menos ativos. Do início ao fim, o processo dura geralmente apenas semanas ou meses. A observabilidade e a curta duração dos eventos de perturbação de marés tornam-nos especialmente atraentes para os astrónomos, que podem assim estudar como a gravidade do buraco negro manipula o material à sua volta, criando espetáculos de luz incríveis e novas características físicas.

“Os eventos de perturbação de marés são uma espécie de laboratório cósmico”, disse Suvi Gezari, astrónomo do Space Telescope Science Institute, em Baltimore, e o coautor do estudo. “São a nossa janela para a alimentação em tempo real de um enorme buraco negro à espreita no centro de uma galáxia.”

Quando uma estrela se aproxima muito de um buraco negro, a intensa gravidade alonga-a até se tornar num longo fluxo de gás quente, tal como mostra esta animação. O gás gira então em torno do buraco negro e gradualmente vai ficando em órbita, formando um disco brilhante. Créditos: Science Communication Lab/DESY.

 

Um Sinal Surpreendente

O foco do novo estudo é um evento denominado AT2021ehb, que ocorreu numa galáxia com um buraco negro central com cerca de 10 milhões de vezes a massa do Sol (que é mais ou menos o mesmo que compararmos uma bola de bowling com o Titanic). Durante este evento de perturbação de marés, o lado da estrela mais próximo do buraco negro foi atraído com mais força, alongando tudo e deixando apenas um longo rasto de gás quente.

Os cientistas creem que, durante estes eventos, o fluxo de gás gira em torno do buraco negro acabando por colidir consigo próprio. Pensa-se que isto cria ondas de choque e fluxos externos de gás que geram luz visível, bem como comprimentos de onda não visíveis para o olho humano, como luz ultravioleta e raios-X. O material começa então a formar um disco que gira em torno do buraco negro, tal como a água circula nos ralos, com atrito a gerar raios-X de baixa energia. No caso de AT2021ehb, esta série de eventos ocorreu em apenas 100 dias.

O evento foi detetado pela primeira vez a 1 de março de 2021, pelo levantamento ZTF (Zwicky Transient Facility), localizado no Observatório Palomar, no sul da Califórnia. Posteriormente, foi estudado pelo Observatório Neil Gehrels Swift, da NASA, e pelo telescópio NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), que observa comprimentos de onda de raios-X mais longos que o Swift.

Cerca de 300 dias após o evento ter sido detetado, o satélite NuSTAR da NASA começou a observar o sistema. Os cientistas ficaram surpreendidos quando o satélite descobriu uma coroa (uma nuvem de plasma quente), já que as coroas surgem em geral com jatos de gás que fluem em direções opostas a partir um buraco negro. No entanto, com AT2021ehb não houve jatos, o que tornou inesperada a observação da coroa. As coroas emitem raios-X de maior energia que qualquer outra parte dos buracos negros, mas os cientistas não sabem de onde vem o plasma nem como fica tão quente.

“Nunca vimos um evento de perturbação de marés com emissão de raios-X como este sem a presença de um jato, e isto é realmente espetacular porque significa que podemos separar o que provoca os jatos do que provoca as coroas”, disse Yuhan Yao, aluno do Caltech, em Pasadena, Califórnia, autor principal do estudo. “As nossas observações de AT2021ehb estão de acordo com a ideia de que os campos magnéticos têm algo a ver com o modo como a coroa se forma, e queremos saber o que faz com que este campo magnético fique tão forte”.

Yao está também a liderar um trabalho para procurar mais eventos de perturbação de marés identificados pelo ZTF e observá-los depois com telescópios como o Swift, o NICER e o NuSTAR. Cada nova observação oferece potencialmente novas perspetivas ou oportunidades para se confirmar o que foi observado no evento AT2021ehb e em outros deste tipo. “Queremos descobrir tantos quanto possível”, disse Yao.

 

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Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

 

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