Eco surpreendente de um buraco negro que come uma estrela

Eco surpreendente de um buraco negro que come uma estrela

Visão artística do fluxo interno de acreção e um jato de um buraco negro supermassivo durante o período de alimentação ativa (por exemplo, de uma estrela recentemente explodida)

Em 11 de novembro de 2014, a rede global de telescópios recebeu sinais de uma distância de 300 milhões de anos-luz. O evento foi uma explosão de energia eletromagnética que ocorreu quando um buraco negro explodiu uma estrela que se aproximava. O estudo tornou possível aprender mais sobre como os buracos negros absorvem matéria e regulam o crescimento galáctico.

Recentemente, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade Johns Hopkins identificaram sinais de rádio de um evento que está intimamente relacionado às emissões de raios X do mesmo surto há 13 dias. Eles acreditam que essas emissões de rádio (90% semelhantes aos raios X) não se projetam por acaso. Muito provavelmente estamos diante de um jato gigante de partículas de alta energia que flui de um buraco negro absorvendo material estelar.

Modelos mostram que a taxa de alimentação do buraco negro controla a força do jato que está sendo criado. Se o buraco estiver cheio, o jato será poderoso e vice-versa. Este é um ponto importante, já que gravamos pela primeira vez uma corrente de jato controlada pelo poder de um buraco negro supermassivo.

Os cientistas há muito suspeitam que os jatos de buracos negros são alimentados pela taxa de acreção, mas ninguém pode observar essa conexão em um único evento. Isso só é possível se o buraco negro estiver calmo e uma estrela aparecer ao lado dele, o que dará uma enorme quantidade de combustível, ativando o gatilho.

Discussão

Com base em modelos teóricos da evolução dos buracos negros e observações de galáxias distantes, os pesquisadores entendem o que acontece durante um evento de destruição de maré: quando uma estrela se aproxima de um buraco negro, a atração gravitacional do último cria forças de maré.

Mas a gravidade de um buraco negro é tão poderosa que pode destruir uma estrela esticando-a e achatando-a. Como resultado, a estrela se transforma em chuva de detritos que caem no disco de acreção.

Todo este processo cria explosões de energia colossais ao longo do espectro EM, que podem ser observadas nos pólos óptico, UV e raios-X. A fonte de raios X é considerada material ultracoldado nas áreas mais internas do disco de acréscimo. Raios ópticos e UV aparecem a partir do material deixado no disco, que é desenhado em um buraco negro.

Os pesquisadores sabiam que as ondas de rádio são geradas a partir de elétrons extremamente energéticos. Mas a controvérsia continuou de onde esses tipos de elétrons vêm. Alguns acreditam que, no momento da explosão estelar, a onda de choque se propaga para fora e ativa as partículas de plasma no ambiente. Neste cenário, a imagem das ondas de rádio emitidas será radicalmente diferente das radiografias. Acontece que a descoberta desafia o paradigma.

Um padrão em movimento

Os cientistas analisaram o surto de 2014, registrado pela rede de telescópios ASASSN. O evento foi chamado ASASSN-14li e monitorou dados de rádio por 180 dias. Eles conseguiram encontrar uma clara semelhança com os padrões que foram observados anteriormente na informação de raio-X do mesmo evento. Além disso, a similaridade atingiu 90%. As mesmas flutuações no espectro de raios X apareceram após 13 dias na banda de rádio. Acredita-se que o único método de ligação é o processo físico. A análise também mostrou que o tamanho da área emissora de raios-X é 25 vezes maior que a solar, e a área de emissão de rádio é 400000 vezes maior que o raio solar. Tal discrepância indica a presença de uma conexão causal entre uma pequena área com raios X e uma grande com ondas de rádio.

A equipe acredita que as ondas de rádio foram criadas por um jato de partículas de alta energia que começaram a sair do buraco negro logo após a ativação do material estelar. Devido à densidade da região do jato, a maioria das ondas de rádio é imediatamente absorvida por outros elétrons.

Somente quando os elétrons se moveram a jusante do jato os pesquisadores capturaram esse sinal. Como resultado, verifica-se que a força de jato deve ser controlada pela taxa de acreção (a velocidade com que o buraco negro absorve os detritos das estrelas).

Os resultados ajudarão a entender melhor a física do comportamento dos jatos, o que afetará a compreensão da evolução galáctica.

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