Quando uma estrela se aproxima demais do horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo, maré poderosa
Em 1º de março de 2021, durante uma pesquisa automatizada em todo o céu da Zwicky Transient Facility, os pesquisadores detectaram pela primeira vez o evento de interrupção de maré AT2021ehb.Sua fonte era um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia a apenas 250 milhões de anos-luz de distânciaOs astrofísicos começaram as observações perto do início da destruição, quando ela ainda não havia atingido seu pico, e estudaram o evento por mais de um ano.
O que aconteceu?
Desde a descoberta do AT2021ehb, váriostelescópios observaram o que acontece quando uma estrela se aproxima demais de seu buraco negro. Este evento de perturbação das marés ocorreu em uma galáxia com um buraco negro central de cerca de 10 milhões de vezes a massa do sol.
Um sistema localizado a apenas 250 milhões de luzanos da Terra, tornou-se o quinto exemplo mais distante conhecido da destruição de uma estrela por um buraco negro supermassivo. Mas, ao contrário de eventos mais próximos, o AT2021ehb foi descoberto bem cedo e foi estudado pela primeira vez simultaneamente nas faixas de raios-X, ultravioleta, óptica e rádio.
Como acontece a perturbação das marés?
Quando uma estrela se aproxima demais de um buraco negro, a gravidade forte se estendeestrela até que se transforma em um longo rio de gás quente.Uma corrente de gás gira em torno do buraco negro, e suas partículas colidem umas com as outras.
Acredita-se que a colisão do gás cria choqueondas e fluxos de gás para fora que geram radiação tanto na luz visível quanto em outras faixas de comprimento de onda (radiação ultravioleta e raios-x).
À medida que o evento de perturbação das marés progrideo material começa a se acomodar em um disco que orbita o buraco negro como água girando em um esgoto, com o atrito gerando raios-X de baixa energia. No caso do AT2021ehb, toda essa série de eventos desde o início da espaguetificação da estrela até a formação do disco ocorreu em apenas 100 dias.
O que os astrofísicos aprenderam?
Aproximadamente 300 dias após o eventoa interrupção das marés foi identificada pela primeira vez, os astrofísicos começaram a usar o satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) da NASA para observar o buraco negro. Este é o telescópio espacial mais sensível aos raios-X.
Satélite descobre nuvem corona em torno de buraco negroplasma quente deixado pela estrela. Isso era extremamente incomum, já que a formação de uma coroa geralmente é acompanhada por ejeções de jatos ou jatos relativísticos - fluxos de plasma escapando do centro de um buraco negro. No entanto, não havia jatos no AT2021ehb.
Os autores do estudo publicado nestasemana no Astrophysical Journal observam que as coroas emitem raios-X de energia mais alta do que qualquer outra parte de um buraco negro, mas os astrofísicos ainda não sabem de onde vem o plasma ou exatamente como ele fica tão quente.
Nunca vimos tal evento de marédestruição com raios-X como este, sem a presença de um jato, e isso é realmente impressionante porque significa que podemos potencialmente separar o que causa jatos e o que causa coronas.
Yuhan Yao, aluno de pós-graduação da Caltech Pasadena e principal autor do estudo
Os pesquisadores observam que as observações atuaissugerem que a formação da coroa de um buraco negro "tem algo a ver com campos magnéticos". Eles esperam que observações futuras ajudem a explicar a física desse processo.
O que é interessante sobre a perturbação das marés?
A maioria dos buracos negros supermassivos é cercada porgás quente que se acumulou ao longo de milhares e milhões de anos. É extremamente difícil estudar esses processos. Os eventos de perturbação das marés ocorrem perto de buracos negros, mas duram apenas algumas semanas ou meses. Ao mesmo tempo, eles são muito mais brilhantes do que partículas individuais de poeira e gás que formam um disco perto de um buraco negro.
Brilho e curta duração dos eventosA ruptura das marés está ajudando os astrofísicos a aprender em um período limitado de tempo como a gravidade de um buraco negro controla as partículas de matéria, o que são os buracos negros e o que a física está trabalhando no horizonte de eventos.
A ruptura das marés é uma espécie de laboratório espacial. Eles são nossa janela em tempo real para o enorme buraco negro à espreita no centro da galáxia.
Suvi Gezari, astrônoma do Space Telescope Science Institute em Baltimore e coautora do estudo
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Na capa: Ilustração artística do evento de perturbação das marés AT2021ehb. Imagem: NASA/JPL-Caltech