{"id":5753,"date":"2023-01-24T07:31:13","date_gmt":"2023-01-24T06:31:13","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=5753"},"modified":"2023-01-24T07:31:14","modified_gmt":"2023-01-24T06:31:14","slug":"xmm-newton-espia-buracos-negros-a-comer-as-mesmas-estrelas-repetidamente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/01\/24\/xmm-newton-espia-buracos-negros-a-comer-as-mesmas-estrelas-repetidamente\/","title":{"rendered":"XMM-Newton espia buracos negros a comer as mesmas estrelas repetidamente<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n

Os buracos negros supermassivos situam-se nos centros da maioria das gal\u00e1xias. As suas massas variam de centenas de milhares a milhares de milh\u00f5es de vezes a massa do nosso Sol. Apesar disso, os buracos negros s\u00e3o elusivos, aprisionando a luz e permanecendo dif\u00edceis de detetar.<\/p>\n\n\n\n

Um buraco negro supermassivo oculto pode ser encontrado quando uma estrela vagueia perto dele. A estrela \u00e9 rasgada por fortes for\u00e7as de mar\u00e9, formando um disco de detritos estelares sobre os quais o buraco negro se alimenta. Raios-X, UV, luz vis\u00edvel e r\u00e1dio podem ser detetados durante este processo conhecido como um evento de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s.<\/p>\n\n\n

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Os buracos negros supermassivos encontram-se no centro da maioria das gal\u00e1xias e s\u00e3o a fonte de algumas das atividades mais extremas do Universo. As suas grandes massas concentradas em pequenos volumes levam a fortes for\u00e7as gravitacionais. Esta impress\u00e3o de artista mostra uma estrela puxada para a \u00f3rbita em torno de um buraco negro, com consequ\u00eancias brilhantes. O primeiro painel mostra uma estrela (esquerda) em aproxima\u00e7\u00e3o a um buraco negro (direita). O buraco negro atrai a estrela para mais perto e o painel 2 mostra a estrela a come\u00e7ar a ser dilacerada por fortes for\u00e7as de mar\u00e9. Um fluxo de material laranja arrancado das camadas exteriores da estrela cai em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro no painel 3. Este fluxo alimenta o buraco negro e forma um disco de material alaranjado brilhante \u00e0 sua volta, visto no quarto painel. O material estelar restante do fluxo \u00e9 colorido a azul. Este processo cria surtos de raios-X, luz UV e \u00f3tica num evento conhecido como um evento de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s. Normalmente, \u00e9 necess\u00e1rio apenas um encontro com o buraco negro para engolir totalmente a estrela. Contudo, em raras ocasi\u00f5es, o n\u00facleo da estrela sobrevive e inicia outra \u00f3rbita el\u00edptica do buraco negro. Isto pode ser visto \u00e0 medida que a estrela sombreada se move ao longo de diferentes posi\u00e7\u00f5es na \u00f3rbita no painel 4. O disco que rodeia o buraco negro escurece, como se v\u00ea no painel 5. A estrela aproxima-se novamente do buraco negro, e outra explos\u00e3o de luz \u00e9 libertada quando o buraco negro retira novamente material do n\u00facleo sobrevivente da estrela. Este evento de perturba\u00e7\u00e3o parcial de mar\u00e9s acrescenta mais material ao brilhante disco de acre\u00e7\u00e3o laranja em redor do buraco negro no sexto painel, e os tra\u00e7os azuis do fluxo de material estelar persistem. A cor mais clara do disco de acre\u00e7\u00e3o, em compara\u00e7\u00e3o com o quarto painel, indica que as explos\u00f5es de luz s\u00e3o mais fracas ap\u00f3s o primeiro encontro com o buraco negro. Menos material \u00e9 puxado para dentro do disco oriundo da estrela, levando a erup\u00e7\u00f5es de luz mais t\u00e9nues. Duas equipas de astr\u00f3nomos utilizaram o XMM-Newton da ESA para observar dois eventos repetidos de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s em 2021 e 2022. Eventos como estes s\u00e3o essenciais para compreender melhor os buracos negros, que s\u00e3o normalmente invis\u00edveis devido \u00e0s fortes for\u00e7as gravitacionais que aprisionam tudo, incluindo a luz.
Cr\u00e9dito: ESA<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

N\u00e3o totalmente destru\u00edda<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Os t\u00edpicos eventos de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s exibem um surto brilhante de luz, que dura alguns meses durante os quais o buraco negro consome a estrela. No entanto, o XMM-Newton observou dois novos surtos com comportamento peculiar. Estas erup\u00e7\u00f5es brilham repetidamente em raios-X e luz UV ap\u00f3s a primeira erup\u00e7\u00e3o, sugerindo que as estrelas n\u00e3o foram totalmente destru\u00eddas durante o encontro inicial com os buracos negros.<\/p>\n\n\n\n

Os estudos liderados pelos astr\u00f3nomos Thomas Wevers do ESO e Zhu Liu do Instituto Max Planck para F\u00edsica Extraterrestre, Alemanha, revelam que parte das estrelas pode ter sobrevivido ao primeiro ataque dos buracos negros. Os dados dos raios-X e UV sugerem que partes das estrelas n\u00e3o s\u00e3o totalmente consumidas, continuam a sua \u00f3rbita e encontram novamente o buraco negro perturbador, levando a erup\u00e7\u00f5es recorrentes. Esta atividade \u00e9 chamada um evento de perturba\u00e7\u00e3o parcial de mar\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos encontraram erup\u00e7\u00f5es repetidas de duas gal\u00e1xias separadas que albergam buracos negros supermassivos. Estas gal\u00e1xias encontram-se muito para al\u00e9m da periferia da Via L\u00e1ctea, a dist\u00e2ncias de quase 900 milh\u00f5es de anos-luz e mil milh\u00f5es de anos-luz.<\/p>\n\n\n\n

Um dos eventos de novo aumento de brilho, chamado eRASSt J045650.3\u2212203750, foi descoberto pelo telesc\u00f3pio de raios-X eROSITA a bordo da miss\u00e3o SXG (Spectrum-X-Gamma ou Spektr-RG). As observa\u00e7\u00f5es do XMM-Newton em 2021 e 2022, por uma equipa liderada por Zhu, descobriram que o surto original foi seguido por explos\u00f5es repetidas aproximadamente a cada 223 dias.<\/p>\n\n\n\n

Zhu explica: “Os resultados da nossa primeira observa\u00e7\u00e3o XMM-Newton foram surpreendentes. O buraco negro mostrou um escurecimento dr\u00e1stico de raios-X, em compara\u00e7\u00e3o com quando tinha sido descoberto duas semanas antes pelo telesc\u00f3pio eROSITA. As observa\u00e7\u00f5es de acompanhamento com o XMM-Newton e outros instrumentos confirmaram as nossas especula\u00e7\u00f5es de que este comportamento estava a ser provocado por um evento de perturba\u00e7\u00e3o parcial de mar\u00e9s”.<\/p>\n\n\n\n

O outro evento de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s, chamado AT2018fyk, foi descoberto pelo ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). Brilhou no ultravioleta e em raios-X durante pelo menos 500 dias, seguido de um s\u00fabito escurecimento. Em maio de 2022, Thomas e colegas utilizaram o XMM-Newton para estudar o aumento dram\u00e1tico de brilho dos raios-X e da luz UV 1200 dias ap\u00f3s o seu primeiro aparecimento.<\/p>\n\n\n\n

Regressando \u00e0 teoria<\/strong><\/p>\n\n\n\n

“Ao in\u00edcio, fic\u00e1mos absolutamente perplexos com o que poderiam significar estes novos aumentos de brilho. Tivemos de voltar atr\u00e1s e avaliar todas as op\u00e7\u00f5es poss\u00edveis para explicar o comportamento observado. Foi um momento muito excitante quando percebemos que o modelo para um evento de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s repetitivo podia reproduzir os dados observados”, acrescenta Thomas.<\/p>\n\n\n\n

No total, mais de cinco dias de observa\u00e7\u00f5es do XMM-Newton foram usados para monitorizar a mudan\u00e7a de raios-X proveniente destas fontes. O extremamente sens\u00edvel instrumento EPIC (European Photon Imaging Camera), a bordo do XMM-Newton, ajudou a estudar em grande detalhe o material quente que rodeava os buracos negros.<\/p>\n\n\n\n

William Alston, investigador da ESA, explica o significado dos resultados. “Estas novas observa\u00e7\u00f5es s\u00e3o incrivelmente interessantes para o estudo da influ\u00eancia dos buracos negros supermassivos. Em eventos t\u00edpicos de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s, s\u00f3 esperamos ver um segundo surto daqui a alguns milhares de anos. Com erup\u00e7\u00f5es repetidas a ocorrerem t\u00e3o rapidamente, a \u00f3rbita da estrela perturbada deve ter passado bem perto do buraco negro supermassivo. Estes novos estudos sugerem que a estrela perturbada \u00e9 puxada para uma \u00f3rbita pr\u00f3xima depois de ser arrancada de um sistema bin\u00e1rio pelo buraco negro supermassivo central”.<\/p>\n\n\n\n

As equipas que fizeram a nova descoberta estendem-se por todo o mundo – al\u00e9m do XMM-Newton e eROSITA, os estudos envolvem outras miss\u00f5es, incluindo o Observat\u00f3rio Neil Gehrels Swift da NASA, o ATCA (Australia Telescope Compact Array) e o NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) a bordo da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional. As colabora\u00e7\u00f5es permitiram com que estes eventos c\u00f3smicos sem precedentes fossem observados, modelados e compreendidos com o detalhe m\u00e1ximo.<\/p>\n\n\n

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Impress\u00e3o de artista do XMM-Newton.
Cr\u00e9dito: ESA – D. Ducros<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Normalmente escuros e silenciosos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Algumas gal\u00e1xias est\u00e3o constantemente ativas, emitindo erup\u00e7\u00f5es enquanto o buraco negro supermassivo puxa continuamente material gasoso para a sua \u00f3rbita. Os dois novos eventos observados pelo XMM-Newton, no entanto, prov\u00eam de buracos negros que geralmente s\u00e3o escuros e quietos, at\u00e9 que uma estrela se aproxima. Estes eventos s\u00e3o a primeira vez que explos\u00f5es repetidas foram detetadas a partir de gal\u00e1xias inativas. Os resultados destes estudos foram publicados em dois artigos cient\u00edficos, um na revista Astronomy & Astrophysics e o outro na revista The Astrophysical Journal Letters.<\/p>\n\n\n\n

Desde a sua descoberta, na d\u00e9cada de 1990, que foram observados quase 100 eventos de perturba\u00e7\u00e3o de mar\u00e9s. As observa\u00e7\u00f5es do XMM-Newton s\u00e3o vitais para compreender melhor os buracos negros supermassivos, dif\u00edceis de observar, que se encontram no centro de grandes gal\u00e1xias como a nossa.<\/p>\n\n\n\n

Ambos os eventos de perturba\u00e7\u00e3o parcial de mar\u00e9s ser\u00e3o acompanhados de perto durante os futuros per\u00edodos previstos de novo aumento de brilho, a fim de confirmar estas descobertas e de fazer novas. Os observadores poder\u00e3o ser recebidos com sil\u00eancio, indicando que a alimenta\u00e7\u00e3o da estrela pelo buraco negro ficou conclu\u00edda no epis\u00f3dio anterior. Esperam-se mais tempos turbulentos – come\u00e7ou a ca\u00e7a por semelhantes eventos de perturba\u00e7\u00e3o parcial de mar\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

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