O Hubble descobriu que o jato de um buraco negro promove erupções estelares

Numa descoberta surpreendente, os astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriram que o jato tipo maçarico de um buraco negro supermassivo, no núcleo de uma enorme galáxia, parece causar a erupção de estrelas ao longo da sua trajetória. As estrelas, chamadas novas, não são apanhadas no interior do jato, mas aparentemente estão situadas numa perigosa vizinhança.

Esta descoberta está a confundir os investigadores à procura de uma explicação. “Não sabemos o que se está a passar, mas é uma descoberta muito excitante”, disse Alec Lessing da Universidade de Stanford, autor principal do artigo científico publicado na revista The Astrophysical Journal. “Isto significa que falta algo na nossa compreensão da forma como os jatos dos buracos negros interagem com o seu meio envolvente”.

Uma nova surge num sistema estelar duplo em que uma estrela normal, envelhecida e inchada, derrama hidrogénio sobre uma estrela companheira anã branca. Quando a anã branca tiver acumulado uma camada superficial de hidrogénio com quilómetros de espessura, essa camada explode como uma bomba nuclear gigante. A anã branca não é destruída pela erupção da nova, que ejeta a sua camada superficial e volta a sugar combustível da companheira, e o ciclo da nova recomeça.

O Hubble encontrou duas vezes mais novas a explodir perto do jato do que noutras partes da galáxia gigante M87 durante o período de estudo. O jato é lançado por um buraco negro central com 6,5 mil milhões de massas solares, rodeado por um disco de matéria rodopiante. O buraco negro, alimentado pela matéria em queda, lança um jato de plasma com 3000 anos-luz de comprimento, que atravessa o espaço quase à velocidade da luz. Qualquer coisa apanhada no feixe energético seria queimada. Mas, de acordo com as novas descobertas do Hubble, aparentemente até estar perto do seu jato de energia também é arriscado.

A descoberta do dobro de novas perto do jato implica que ou há o dobro de sistemas binários formadores de novas perto do jato ou que estes sistemas entram em erupção duas vezes mais do que sistemas semelhantes noutros pontos da galáxia.

“Há qualquer coisa que o jato está a fazer aos sistemas estelares que vagueiam na vizinhança circundante. Talvez o jato de alguma forma empurre o combustível de hidrogénio para as anãs brancas, fazendo com que entrem em erupção com mais frequência”, disse Lessing. “Mas não é claro que se trate de um empurrão físico. Pode ser o efeito da pressão da luz que emana do jato. Quando se fornece hidrogénio mais depressa, as erupções são mais rápidas. Algo pode estar a duplicar a taxa de transferência de massa para as anãs brancas perto do jato”. Outra ideia que os investigadores consideraram é que o jato está a aquecer a estrela companheira da anã, fazendo com que esta “transborde” e despeje ainda mais hidrogénio sobre a anã branca. No entanto, os investigadores calcularam que este aquecimento não é suficientemente grande para ter este efeito.

“Não somos os primeiros a dizer que parece haver mais atividade em torno do jato de M87”, disse o coinvestigador Michael Shara do Museu Americano de História Natural em Nova Iorque. “Mas o Hubble mostrou esta atividade acrescida com muito mais exemplos e significância estatística do que alguma vez tivemos antes”.

Pouco depois do lançamento do Hubble, em 1990, os astrónomos utilizaram o seu instrumento FOC (Faint Object Camera) de primeira geração para espreitar para o centro de M87, onde se esconde o buraco negro monstruoso. Notaram que estavam a acontecer coisas invulgares à volta do buraco negro. Quase sempre que o Hubble olhava, os astrónomos viam “eventos transientes” azulados que podiam ser indícios de novas a aparecer como flashes de câmaras de paparazzi vizinhos. Mas a visão do FOC era tão estreita que os astrónomos do Hubble não conseguiam olhar para longe do jato para comparar com a região próxima do jato. Durante mais de duas décadas, os resultados permaneceram misteriosamente provocantes.

Evidências convincentes da influência do jato nas estrelas da galáxia hospedeira foram recolhidas durante um período de nove meses de observação do Hubble com câmaras mais recentes e de visão mais ampla para contar as novas em erupção. Isto constituiu um desafio para o calendário de observação do telescópio, porque exigia que se revisitasse M87 precisamente de cinco em cinco dias para tirar outra fotografia. A soma de todas as exposições de M87 levou à imagem mais profunda de M87 alguma vez obtida.

O Hubble encontrou 94 novas no terço de M87 que a sua câmara consegue abranger. “O jato não era a única coisa para que estávamos a olhar – estávamos a olhar para todo o interior da galáxia. Uma vez rastreadas todas as novas conhecidas por cima de uma imagem de M87, não precisámos de estatísticas para nos convencermos de que há um excesso de novas ao longo do jato. […] Fizemos a descoberta simplesmente olhando para as imagens. E embora tenhamos ficado muito surpreendidos, as nossas análises estatísticas dos dados confirmaram o que vimos claramente”, disse Shara.

Este feito deve-se inteiramente às capacidades únicas do Hubble. As imagens dos telescópios terrestres não têm a nitidez necessária para ver as novas nas profundezas de M87. Não conseguem resolver estrelas ou erupções estelares perto do núcleo da galáxia porque a região que rodeia o buraco negro é demasiado brilhante. Só o Hubble consegue detetar as novas contra o brilhante fundo de M87.

As novas são extremamente comuns no Universo. Na galáxia M87, há uma nova todos os dias. Mas como existem pelo menos 100 mil milhões de galáxias em todo o Universo visível, entram em erupção, a cada segundo, cerca de 1 milhão de novas.

// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

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