CCVAlg – Astronomia Centro Ciência Viva do Algarve – Astronomia
Crédito: NASA/JPL-Caltech
No centro de uma galáxia distante, um buraco negro está a consumir lentamente um disco de gás que gira em seu redor como água num dreno. À medida que um fluxo constante de gás é puxado para a “boca” do “monstro”, partículas ultraquentes reúnem-se perto do buraco negro, acima e abaixo do disco, gerando um brilho de raios-X que pode ser visto a 300 milhões de anos-luz de distância, a partir da Terra. Sabemos que estas coleções de gás ultraquente, chamadas coroas, exibem mudanças visíveis na sua luminosidade, brilhando ou escurecendo por um factor de até 100 vezes quando um buraco negro se alimenta.
Mas há dois anos, os astrónomos assistiram com admiração os raios-X da coroa do buraco negro numa galáxia conhecida como 1ES 1927+654 a desaparecerem completamente, diminuindo por um factor de 10.000 em cerca de 40 dias. Quase imediatamente, começou a recuperar, e cerca de 100 dias depois tornou-se quase 20 vezes mais brilhante do que era antes do evento.
Os raios-X da coroa de um buraco negro são subprodutos diretos da alimentação do buraco negro, de modo que o desaparecimento desta radiação de 1ES 1927+654 provavelmente significa que o seu suprimento de alimentos foi cortado. Num novo estudo publicado na revista científica The Astrophysical Journal Letters, os cientistas teorizam que uma estrela em fuga pode ter chegado demasiado perto do buraco negro e ter sido destruída. Se fosse esse o caso, os detritos em movimento da estrela podiam ter colidido com parte do disco, dispersando brevemente o gás.
“Normalmente, não vemos variações como esta na acreção de buracos negros,” disse Claudio Ricci, professor assistente da Universidade Diego Portales, em Santiago, Chile, autor principal do estudo. “Foi tão estranho que ao início pensámos que havia algo errado com os nossos dados. Quando vimos que era real, foi muito excitante. Mas também não fazíamos ideia do que estávamos a lidar; nunca ninguém tinha visto nada como isto.”
Quase todas as galáxias do Universo podem hospedar um buraco negro supermassivo no seu centro, como o de 1ES 1927+654, com massas milhões ou milhares de milhões de vezes maiores que a do nosso Sol. Crescem consumindo o gás que os rodeia, também conhecido como disco de acreção. Dado que os buracos negros não emitem ou refletem luz, não podem ser vistos diretamente, mas a luz das suas coroas e dos seus discos de acreção fornecem uma maneira de aprender mais sobre estes objetos escuros.
A hipótese estelar dos autores também é apoiada pelo facto de que alguns meses antes do desaparecimento do sinal de raios-X, observatórios na Terra viram o disco a aumentar consideravelmente de brilho em comprimentos de onda visíveis (aqueles que podem ser vistos pelo olho humano). Isto pode ter resultado da colisão inicial dos detritos estelares com o disco.
O evento de desaparecimento em 1ES 1927+654 é único não apenas por causa da dramática mudança no brilho, mas também devido à profundidade com que os astrónomos foram capazes de o estudar. A explosão de luz visível levou Ricci e colegas a solicitar observações de acompanhamento do buraco negro usando o NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA, um telescópio de raios-X a bordo da Estação Espacial Internacional. No total, o NICER observou o sistema 265 vezes ao longo de 15 meses. Monitorização adicional em raios-X foi obtida com o Observatório Swift Neil Gehrels da NASA – que também observou o sistema sob luz ultravioleta – bem como com o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA e com o Observatório XMM-Newton da ESA.
Quando os raios-X da coroa desapareceram, o NICER e o Swift observaram raios-X menos energéticos do sistema, de modo que, coletivamente, estes observatórios forneceram um fluxo contínuo de informações durante todo o evento.
Embora uma estrela rebelde pareça a culpada mais provável, os autores observam que podem existir outras explicações para o evento sem precedentes. Uma característica notável das observações é que a queda geral no brilho não foi uma transição suave: dia a dia, os raios-X de baixa energia que o NICER detetou mostravam variação dramática, às vezes mudando o brilho por um factor de 100 em menos de 8 horas. Em casos extremos, sabe-se que as coroas dos buracos negros se tornam 100 vezes mais brilhantes ou mais ténues, mas em escalas de tempo muito mais longas. Tais mudanças rápidas, ocorrendo continuamente durante meses, são extraordinárias.
“Este conjunto de dados contém muitos quebra-cabeças,” disse Erin Kara, professora assistente de física no MIT (Massachusetts Institute of Technology) e coautora do novo estudo. “Mas isso é emocionante, porque significa que estamos a aprender algo novo sobre o Universo. Pensamos que a hipótese estelar é boa, mas também acho que vamos continuar a analisar este evento durante muito tempo.”
É possível que este tipo de variabilidade extrema em discos de acreção de buracos negros seja mais comum do que os astrónomos pensem. Muitos observatórios em operação e de próxima geração estão projetados para procurar mudanças a curto prazo nos fenómenos cósmicos, uma prática conhecida como “astronomia no domínio do tempo”, que podem revelar mais eventos como este.
“Este novo estudo é um ótimo exemplo de como a flexibilidade na calendarização das observações permite que as missões da NASA e da ESA estudem objetos que evoluem relativamente depressa e procurem mudanças a longo prazo no seu comportamento médio,” disse Michael Loewenstein, coautor do artigo e astrofísico da missão NICER da Universidade de Maryland em College Park e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no mesmo estado norte-americano. “Será que este buraco negro ativo vai regressar ao estado em que se encontrava antes do evento de perturbação? Ou será que o sistema foi alterado fundamentalmente? Estamos a continuar as nossas observações para descobrir.”
// NASA (comunicado de imprensa)
// MIT (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)
Saiba mais:
Notícias relacionadas:
SPACE.com
Space Ref
science alert
Buraco negro supermassivo:
Wikipedia
Estação Espacial Internacional (ISS):
ESA
NASA
Wikipedia
