Há quatro anos, o buraco negro supermassivo escondido no coração da galáxia SDSS1335+0728 acordou e anunciou a sua presença com uma explosão de radiação. É a primeira vez que os astrônomos testemunharam uma ativação repentina de um buraco negro supermassivo em tempo real.

“Imagine que você observa uma galáxia distante há anos e ela sempre pareceu calma e inativa”, disse Paula Sánchez Sáez, astrônoma do ESO na Alemanha e autora principal do estudo deste objeto. “De repente, seu (núcleo) começa a mostrar mudanças dramáticas no brilho, diferentemente de qualquer evento típico que vimos antes.”

Foi o que aconteceu com SDSS1335+0728, que agora é oficialmente classificado como tendo um núcleo galáctico ativo (AGN). Ele experimentou o que é chamado de “transiente nuclear”. Essencialmente, isso significa que a galáxia tem agora uma região compacta muito brilhante. No entanto, nem sempre foi tão brilhante e os astrônomos querem entender o que causou seu despertar.

Esta impressão artística mostra dois estágios na formação de um disco de gás e poeira em torno do enorme buraco negro no centro da galáxia SDSS1335+0728.  O núcleo desta galáxia iluminou-se em 2019 e continua a brilhar até hoje – a primeira vez que observamos um enorme buraco negro tornar-se ativo em tempo real.   Crédito: ESO/M.  Kornmesser
Esta impressão artística mostra dois estágios na formação de um disco de gás e poeira em torno do enorme buraco negro no centro da galáxia SDSS1335+0728. O núcleo desta galáxia iluminou-se em 2019 e continua a brilhar até hoje – a primeira vez que os astrónomos observaram um enorme buraco negro tornar-se ativo em tempo real. Crédito:TI/M. Kornmesser
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Procurando por transientes em todos os lugares certos

As variações incomuns de brilho foram detectadas pelo Zwicky Transient Facility, na Califórnia, que fornece alertas constantes e em tempo real sobre coisas como brilho e brilho transitórios nos corações de galáxias como SDSS1335+0728. Além disso, várias outras instalações também observaram as variações, e mudanças de brilho foram encontradas em dados de arquivo de vários outros observatórios.

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Os súbitos aumentos de brilho podem dever-se a muitas coisas, incluindo a canibalização de estrelas e nuvens de gás que se aproximam demasiado de buracos negros supermassivos. A frequência com que eles brilham e como o núcleo de uma galáxia quiescente muda para um núcleo ativo são tópicos que os astrônomos estão usando tais pesquisas e observações para entender. Eles estão olhando não apenas para galáxias distantes, mas também para a atividade na vizinhança do buraco negro supermassivo da nossa própria galáxia.

Uma galáxia e seu buraco negro supermassivo

A maioria das galáxias tem buracos negros estupendamente massivos em seus corações. Eles normalmente sequestram pelo menos cem mil vezes a massa do Sol (às vezes mais). Está tudo preso pela gravidade e nada escapa, nem mesmo a luz. “Esses monstros gigantes geralmente estão dormindo e não são diretamente visíveis”, disse o coautor do estudo Claudio Ricci, da Universidade Diego Portales, no Chile. “No caso do SDSS1335+0728, fomos capazes de observar o despertar do enorme buraco negro, (que) subitamente começou a banquetear-se com o gás disponível nos seus arredores, tornando-se muito brilhante.”

Um buraco negro em si não emite luz alguma. Em vez disso, suga tudo, inclusive a luz. No entanto, a região em torno do buraco negro – chamada disco de acreção – é um local bastante ativo. É onde o material preso pela intensa atração gravitacional do buraco negro gira como água escorrendo pelo ralo. Todo esse material – principalmente gás, um pouco de poeira – é permeado por campos magnéticos. O atrito entre acréscimos do material o aquece. E esse ato de aquecimento emite radiação. Se houver quantidade suficiente, vemos luz sendo emitida. Regiões ativas intensas emitem raios X, que indicam o nível de atividade.

Atividade de fatiar e cortar da gravidade

Há também algo chamado perturbação das marés, que acontece quando algo como uma estrela ou uma nuvem de gás fica preso no campo gravitacional. Essas coisas levam tempo – da ordem de anos para ocorrer. Quando isso acontece, a atração gravitacional do buraco negro acaba destruindo a estrela ou a nuvem. Isso também emite radiação. Na verdade, um evento de perturbação das marés em câmara muito lenta pode estar a ocorrer no centro do SDSS1335+0728. Se assim for, poderia ser um dos mais longos e escuros já vistos.

Independentemente do que esteja causando o brilho, o destino final de parte do material é acabar dentro do buraco negro. O resto fica superaquecido no disco de acreção e sinaliza seu destino através do aumento da radiação.

Crescimento do buraco negro e um alerta

Os buracos negros supermassivos no coração das galáxias crescem de menores para maiores através de fusões. Não vemos esses padrões de crescimento em tempo real, uma vez que ocorrem ao longo de milhões de anos. O cenário da fusão diz que quando as galáxias se unem, os seus buracos negros centrais (se os houver) também o fazem.

Simulação de fusão de buracos negros supermassivos.  Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Scott Noble
Simulação de fusão de buracos negros supermassivos. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Scott Noble
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Eventualmente você obtém esses monstros gigantescos. Eles apenas ficam ali sentados e mordiscam as nuvens de gás que passam para ganhar massa adicional. É assim que ganham massa por meio de aquisições, que ocorrem em prazos mais curtos. Aparentemente, é isso que o SDSS1335+0728 está fazendo agora. Só que não é sempre que os astrônomos veem alguém acordar e começar a mastigar em um curto período de tempo.

Portanto, ainda restam muitas dúvidas sobre este, principalmente sobre sua história de formação. Como as fusões demoram muito, é difícil saber o que aconteceu com esta no passado. Se este for um evento de perturbação das marés, os astrónomos querem saber com que frequência tais coisas acontecem.

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A ilustração deste artista retrata o que os astrônomos chamam de "evento de perturbação de maré," ou TDE, quando um objeto como uma estrela se aproxima muito de um buraco negro e é destruído pelas forças de maré geradas pelas intensas forças gravitacionais do buraco negro.  (Crédito: NASA/CXC/M.Weiss.
A ilustração deste artista retrata o que os astrônomos chamam de “evento de ruptura de maré”, ou TDE, quando um objeto como uma estrela se aproxima muito de um buraco negro e é destruído pelas forças de maré geradas pelas intensas forças gravitacionais do buraco negro. (Crédito: NASA/CXC/M.Weiss.
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No momento, para SDSS1335+0728, não há evidência imediata de explosões anteriores sinalizando despertares anteriores do buraco negro supermassivo. Os astrónomos precisam de fazer muitas observações de acompanhamento para compreender o que realmente está a acontecer ali, e talvez encontrar evidências de outras erupções e atividades associadas ao buraco negro, segundo Sánchez Sáez. “Independentemente da natureza das variações, (esta galáxia) fornece informações valiosas sobre como os buracos negros crescem e evoluem,” disse ela, observando que os instrumentos avançados do Very Large Telescope do ESO deverão dar aos astrónomos uma ideia melhor dos processos que ocorrem nesta galáxia negra. buraco. Além disso, novas pesquisas de todo o céu no domínio do tempo com o próximo telescópio Vera C. Rubin deverão ser capazes de rastrear os brilhos nucleares desta galáxia.

Para maiores informações

Astrônomos veem um enorme buraco negro despertar em tempo real
SDSS1335+0728: O despertar de um buraco negro de ~10^6 M_sun
Pré-impressão arXiv

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.