Festa estelar: buraco negro feroz consome estrelas equivalentes a três Terras cada vez que passa

Enorme explosão de raios X detectada por astrônomos da Universidade de Leicester indica material três vezes a massa da Terra queimando em um buraco negro. 

Uma estrela semelhante ao Sol, localizada numa galáxia a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância, está a ser cada vez mais devorada por um buraco negro, libertando uma massa equivalente a três Terras a cada passagem próxima.

Uma estrela como o nosso Sol numa galáxia próxima está gradualmente a ser devorada por um pequeno mas voraz buraco negro, perdendo a massa equivalente a três Terras cada vez que passa perto. A descoberta feita por astrônomos da Universidade de Leicester foi publicada em 7 de setembro na revista Nature Astronomy e fornece um “elo perdido” no nosso conhecimento sobre buracos negros que perturbam estrelas em órbita. Sugere toda uma coleção de estrelas em processo de consumo que ainda permanecem desconhecidas.

A equipe foi apoiada pela Agência Espacial do Reino Unido e pelo Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas do Reino Unido (STFC).

Detalhes da descoberta

Os astrônomos foram alertados para a destruição iminente da estrela por um brilhante flash de raios X que parecia vir do centro da galáxia vizinha 2MASX J02301709+2836050, a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância da Via Láctea. Batizado de Swift J0230, ele foi avistado no momento em que aconteceu pela primeira vez, usando uma nova ferramenta desenvolvida pelos cientistas do Observatório Neil Gehrels Swift.

Eles rapidamente agendaram novas observações do Swift, descobrindo que, em vez de se decompor como esperado, ele brilharia intensamente por 7 a 10 dias e depois se desligaria abruptamente, repetindo esse processo aproximadamente a cada 25 dias.

Uma imagem óptica da galáxia em que o novo evento ocorreu, obtida a partir de dados de arquivo PanSTARRS. O objeto de raios X estava localizado em algum lugar dentro do círculo branco, que é aproximadamente do tamanho que uma cabeça de alfinete a 100 metros de distância apareceria. A posição de uma supernova com 2 anos de idade também é mostrada. Crédito: Daniele B. Malesani/PanSTARRS

Ligando as peças que faltam

Comportamento semelhante foi observado nas chamadas erupções quase periódicas e transientes nucleares periódicos, onde uma estrela tem material arrancado por um buraco negro à medida que sua órbita a aproxima, mas eles diferem na frequência com que entram em erupção e se isso ocorre. é nos raios X ou na luz óptica que a explosão é predominante. A regularidade das emissões do Swift J0230 ficou entre os dois, sugerindo que constitui o “elo perdido” entre os dois tipos de explosões.

Usando como guia os modelos propostos para estas duas classes de eventos, os cientistas concluíram que a explosão do Swift J0230 representa uma estrela de tamanho semelhante ao nosso Sol numa órbita elíptica em torno de um buraco negro de baixa massa no centro da sua galáxia.

À medida que a órbita da estrela se aproxima da intensa atração gravitacional do buraco negro, o material equivalente à massa de três Terras é arrancado da atmosfera da estrela e aquecido à medida que cai no buraco negro. O calor intenso, em torno de 2 milhões de graus Celsius, libera uma enorme quantidade de raios X que foram captados pela primeira vez pelo satélite Swift.

 Agora você não vê, agora você vê! Imagens de raios X do mesmo local no céu antes (esquerda) e depois (direita) da erupção do Swift J0230. Estas imagens foram tiradas com o Telescópio de Raios X a bordo do satélite Swift. Crédito: Phil Evans (Universidade de Leicester) / NASA Swift

Informações de especialistas 

O autor principal, Phil Evans, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: “Esta é a primeira vez que vimos uma estrela como o nosso Sol sendo repetidamente destruída e consumida por um buraco negro de baixa massa. Os chamados eventos de “perturbação parcial e repetida das marés” são em si uma descoberta bastante nova e parecem enquadrar-se em dois tipos: aqueles que explodem a cada poucas horas, e aqueles que explodem todos os anos ou mais.

Este novo sistema cai exatamente na lacuna entre estes, e quando você analisa os números, você descobre que os tipos de objetos envolvidos também se encaixam perfeitamente.”

Rob Eyles-Ferris, que trabalha com o Dr. Evans no satélite Swift, concluiu recentemente o seu doutoramento em Leicester, que incluiu o estudo de estrelas perturbadas por buracos negros. Ele explica: “Na maioria dos sistemas que vimos no passado, a estrela está completamente destruída. O Swift J0230 é uma adição interessante à classe das estrelas parcialmente perturbadas, pois mostra-nos que as duas classes destes objetos já encontrados estão realmente ligadas, com o nosso novo sistema a dar-nos o elo perdido.”

Ilustração do Observatório Neil Gehrels Swift. Crédito: NASA

Antecipação por mais descobertas

Kim Page, da Universidade de Leicester, que trabalhou na análise de dados do estudo, disse: “Dado que encontramos o Swift J0230 poucos meses depois de habilitar nossa nova ferramenta de caça a transientes, esperamos que haja muito mais objetos como este lá fora, esperando para serem descobertos.”

Dr. Chris Nixon é um astrofísico teórico que recentemente se mudou da Universidade de Leicester para a Universidade de Leeds. Ele liderou a interpretação teórica deste evento. Sua pesquisa é financiada pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia do Reino Unido e pelo Leverhulme Trust.

Eles estimam que o buraco negro tenha cerca de 10.000 a 100.000 vezes a massa do nosso Sol, o que é bastante pequeno para os buracos negros supermassivos normalmente encontrados no centro das galáxias. Acredita-se que o buraco negro no centro da nossa galáxia tenha 4 milhões de massas solares, enquanto a maioria está na região de 100 milhões de massas solares.

É a primeira descoberta feita com o novo detector de transientes do satélite Swift, desenvolvido pela equipe da Universidade de Leicester e executado em seus computadores. Quando ocorre um evento extremo, causando uma explosão de raios X em uma região do céu onde anteriormente não havia raios X, os astrônomos chamam isso de transiente astronômico de raios X. Apesar dos eventos extremos que anunciam, estes eventos não são fáceis de encontrar, ou pelo menos não são rápidos – e por isso esta nova ferramenta foi desenvolvida para procurar novos tipos de transientes em tempo real.

Evans acrescenta: “Este tipo de objeto era essencialmente indetectável até construirmos esta nova instalação, e logo depois ele encontrou este evento completamente novo e nunca antes visto. Swift tem quase 20 anos e de repente está descobrindo novos eventos que nem sabíamos que existiam. Acho que isso mostra que cada vez que você encontra uma nova maneira de ver o espaço, você aprende algo novo e descobre que há algo que você não conhecia antes.”

Colaboração Internacional e Perspectivas Futuras

Caroline Harper, Chefe de Ciência Espacial da Agência Espacial do Reino Unido, disse: “Esta é mais uma descoberta emocionante da missão Swift, líder mundial – um buraco negro de baixa massa que recebe ‘mordidas’ de uma estrela semelhante ao Sol sempre que orbita. perto o suficiente.

“A Agência Espacial do Reino Unido tem trabalhado em parceria com a NASA nesta missão há muitos anos; o Reino Unido liderou o desenvolvimento de hardware para dois dos principais instrumentos científicos e concedemos financiamento ao Swift Science Data Centre, que continuamos a apoiar. Esperamos receber ainda mais informações do Swift sobre as explosões de raios gama em todo o cosmos e os eventos massivos que as causam no futuro.”

Fonte: scitechdaily.com