Um buraco negro destruiu uma estrela em uma galáxia muito, muito distante

Foi um evento não visto em mais de uma década: um súbito flash de energia disparou do centro de uma galáxia distante, brilhante o suficiente para ser visível a 8,5 bilhões de anos-luz de distância. Com uma explosão de luz equivalente a mais de 1.000 trilhões de sóis, o flash foi detectado pela primeira vez pelo Zwicky Transit Facility, uma pesquisa de todo o céu noturno realizada no Observatório Palomar, na Califórnia.

“Neste Dia dos Namorados, encontramos uma fonte desconcertante. Foi simplesmente estranho!” Igor Andreone, da Universidade de Maryland, principal autor do livro Um A partir de dois jornais sobre o evento, disse ele A beira. “E Strange é bom em ciência. Isso significa que é algo com o qual você pode aprender.”

Em poucos dias, astrônomos de todo o mundo apontaram seus telescópios para o flash, observando-o em raios-X, rádio e outros comprimentos de onda. Era extraordinariamente brilhante e semelhante a uma explosão de raios gama – um tipo de flash brilhante geralmente detectado por telescópios de raios gama ou raios-X. Mas isso foi detectado com um telescópio óptico.

O enorme brilho do flash levou os astrônomos a concluir que deve ter sido causado por uma ruptura estelar. Uma estrela vagou muito perto de um buraco negro supermassivo no coração de uma galáxia e está sendo dilacerada por forças gravitacionais. “Ele pode rasgar completamente a estrela. Ele literalmente é puxado e esticado até não poder mais se manter unido. Isso é chamado de evento de ruptura de maré, e os astrônomos observaram dezenas de tais eventos nos últimos anos”, explicou Andreone.

“Stranger é bom em ciência. Isso significa que é algo com o qual você pode aprender.”

O que é incomum sobre esse evento em particular é que ele criou um enorme derramamento de energia, pois o material é lançado para fora dos pólos do buraco negro quase à velocidade da luz. “Não sabemos por que, mas às vezes um jato muito forte de material é liberado quando uma estrela é interrompida”, disse Andreoni. Acredita-se que este jato seja particularmente brilhante porque é apontado diretamente para a Terra, fazendo com que pareça mais brilhante e visível em uma parte mais ampla do espectro eletromagnético.

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Para detectar eventos transitórios emocionantes como esses, os astrônomos precisam de telescópios que estejam constantemente escaneando o máximo possível do céu e que detectem quaisquer mudanças repentinas no brilho – como a instalação de transientes de Zwicky. Mas há milhares de mudanças no brilho observadas a cada noite, então essa vasta quantidade de dados precisa ser refinada para descobrir as coisas mais interessantes. O grupo de Andreoni está examinando esses dados para encontrar eventos muito rápidos no comprimento de onda óptico.

As mudanças repentinas no brilho provavelmente são causadas por uma explosão de supernova ou pela fusão de duas estrelas de nêutrons. Mais observações são necessárias para entender o evento específico que desencadeou o piscar. A supernova, por exemplo, brilha durante um período de semanas, o que é muito rápido para os padrões astronômicos. Mas esse evento em particular se iluminou mais rápido do que isso, em algumas horas ou dias. O que a tornava de importância imediata e urgente.

O grupo relatou esse flash à comunidade internacional e incentivou os pesquisadores que trabalhavam com telescópios que operam em outros comprimentos de onda, como rádio ou raios-X, a monitorá-lo também. No total, 21 telescópios contribuíram com dados sobre o evento. “Quando todas as peças do quebra-cabeça foram obtidas e montadas, saiu esta imagem, que foi absolutamente incrível”, disse Andreoni. “Não esperávamos encontrar uma fonte tão rara, certamente não em óptica.”

Das estrelas dilaceradas por buracos negros, apenas cerca de 1% parece produzir esses jatos poderosos, mas os pesquisadores ainda não sabem ao certo por quê. Quando uma estrela é separada e seu material é puxado em direção ao buraco negro, a energia desse material é convertida em luz. Supõe-se que os campos magnéticos e a rotação do buraco negro possam trabalhar juntos para enviar material caindo de seus pólos – como um tubo de tinta espremido no meio para que a matéria saia pelas duas extremidades.

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“Estamos falando de uma massa da Terra sendo separada, torcida e liberada quase milhares de vezes a velocidade da luz. É uma oportunidade realmente única de estudar algo que seria impossível de reproduzir na Terra”, disse Andreone.

Foi a primeira vez que um jato desse tipo foi detectado na porção de luz visível do espectro eletromagnético, também conhecido como comprimento de onda óptico. Anteriormente, jatos ao redor de buracos negros eram detectados observando raios-x, raios gama e ondas de rádio.

Ambos dizem aos astrônomos algo sobre o ambiente ao redor de um buraco negro – que não é tão denso porque permite a passagem da luz óptica – e mostram que olhar para o telescópio óptico pode ser uma maneira útil de detectar esses eventos extremos no futuro.

“Estamos falando de uma massa da Terra sendo separada, enrolada e liberada a quase milhares de vezes a velocidade da luz.”

A necessidade de telescópios para responder rapidamente a tais eventos também cria um ímpeto para maior flexibilidade no projeto e planejamento do telescópio. Telescópios como Hubble ou James Webb são extremamente populares, o que significa que mais pesquisadores estão solicitando tempo no telescópio do que podem ser acomodados. É por isso que a observância do tempo é meticulosamente planejada com anos de antecedência e Cada último minuto de tempo de observação Tanto quanto possível. Mas também há necessidade de telescópios que possam responder a eventos raros em questão de horas ou até minutos.

É difícil mudar a direção de um telescópio espacial com segurança e rapidez, então o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb contribuem para esse tipo de pesquisa apenas ocasionalmente. Mas telescópios terrestres construídos recentemente, como o rede mestre ou o Telescópio GROWTH-Índiaespecializam-se em escanear o céu em busca de eventos de raios gama e tomar medidas imediatas e independentes para monitorá-los.

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E há sempre a opção de intervenção humana. Andreone disse: “Às vezes você literalmente tem que ligar para as pessoas e dizer: ‘Ei, você poderia apontar o telescópio para esta ou aquela coordenada?'” Em outros casos, os pesquisadores estão fazendo solicitações por meio de sistemas online para fazer observações nos momentos disponíveis.É crescente o interesse em ver como os telescópios respondem a esses eventos curtos, raros, mas cientificamente importantes.

Andreone disse que tanto a colaboração internacional entre pesquisadores que trabalham com diferentes telescópios quanto a capacidade desses telescópios de responder rapidamente são essenciais para alcançar esse avanço na observação do buraco negro. “Isso foi muito importante para esse tipo de descoberta. Se não pudéssemos fazer isso com nenhum telescópio, não teríamos percebido que estávamos diante de uma descoberta tão grande.”

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