Os buracos negros orbitam uns em torno dos outros. Ambos os buracos negros possuem jatos associados: o maior com cor avermelhada, e o menor com jato de cor amarelada. Normalmente apenas o jato avermelhado é visto, mas durante o período de 12 horas de 12 de novembro de 2021, o jato menor dominou e deu um sinal direto do buraco negro menor, e foi observado pela primeira vez. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC) e M. Mugrauer (AIU Jena)
NASAde TESS O satélite ajudou a confirmar a teoria de dois buracos negros na galáxia OJ 287 em 2021, melhorando o nosso conhecimento sobre os buracos negros e os seus comportamentos.
Vários grupos de investigação internacionais já confirmaram a teoria de que existem dois buracos negros no centro da distante galáxia OJ 287, sugerida pela primeira vez por astrónomos da Universidade de Turku, na Finlândia. Um novo estudo mostra que as observações de satélite realizadas em 2021 revelaram o menor buraco negro da dupla pela primeira vez.
Descoberta de buraco negro no JO 287
Em 2021, a NASA exoplanetaO satélite caçador foi apontado para a galáxia OJ 287 para ajudar os astrônomos a confirmar a teoria de dois buracos negros no centro da galáxia, que foi proposta pela primeira vez por pesquisadores da Universidade de Turku, na Finlândia.
O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) foi projetado para descobrir milhares de exoplanetas em órbita ao redor das estrelas anãs mais brilhantes do céu. O TESS está a encontrar planetas que vão desde mundos pequenos e rochosos até planetas gigantes, mostrando a diversidade de planetas na nossa galáxia. Até agora, foram encontrados 410 exoplanetas confirmados ou “novos mundos” orbitando outras estrelas além do Sol.
O TESS da NASA descobre exoplanetas, mundos além do nosso sistema solar. No decurso das suas observações alargadas do céu, o TESS também encontra e monitoriza todos os tipos de objetos que mudam de brilho, desde asteroides próximos a estrelas pulsantes e galáxias distantes contendo supernovas. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Evidência de buracos negros duplos no JO 287
Em 2021, o TESS passou várias semanas estudando outro tipo de sistema, uma galáxia distante chamada OJ 287. Os investigadores encontraram evidências indiretas de que um buraco negro muito massivo em OJ 287 está orbitando um buraco negro gigante 100 vezes o seu tamanho.
Para verificar a existência do buraco negro mais pequeno, o TESS monitorizou o brilho do buraco negro primário e do jato associado a ele. A observação direta do buraco negro mais pequeno que orbita o maior é muito difícil, mas a sua presença foi revelada aos investigadores por uma súbita explosão de brilho. Este tipo de evento nunca tinha sido observado no OJ287 antes, mas o investigador Pauli Pihajoki, da Universidade de Turku, na Finlândia, previu o evento na sua tese de doutoramento já em 2014. De acordo com a sua dissertação, a próxima erupção estava prevista para ocorrer no final de 2021. , e vários satélites e telescópios estavam focados no objeto na época.
A explosão observada aparece como um clarão acentuado da curva de luz a partir de observações de satélite, mostrando como um objeto de outra forma consistentemente escuro brilha repentina e nitidamente. No canto superior, o alargamento observado é mostrado com mais detalhes. A quantidade de luz emitida na explosão é equivalente ao brilho de cerca de 100 galáxias. Crédito: Kishore et al. 2024
O satélite TESS detectou a explosão esperada em 12 de novembro de 2021 às 2h GMT, e as observações foram publicadas recentemente em um estudo de Shubham Kishore, Alok Gupta (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences, Índia) e Paul Wiita (The College of New Jersey). , EUA). O evento durou apenas 12 horas. Esta curta duração mostra que é muito difícil encontrar uma explosão de grande brilho, a menos que o seu momento seja conhecido antecipadamente. Neste caso, a teoria dos investigadores de Turku revelou-se correta e o TESS foi direcionado para o JO 287 no momento certo. A descoberta também foi confirmada pelo telescópio Swift da NASA, que também estava apontado para o mesmo alvo.
Além disso, uma grande colaboração internacional liderada por Staszek Zola da Universidade Jagiellonian em Cracóvia, Polónia, detectou o mesmo evento utilizando telescópios em diferentes partes da Terra, de modo que era sempre noite, pelo menos num dos locais do telescópio em todo o mundo. o dia inteiro. Além disso, um grupo da Universidade de Boston, EUA, liderado por Svetlana Jorstad e outros observadores, confirmou a descoberta estudando a polarização da luz antes e depois da explosão.
Implicações e pesquisas futuras
Num novo estudo que combina todas as observações anteriores, o professor Mauri Valtonen e a sua equipa de investigação da Universidade de Turku mostraram que a explosão de luz de 12 horas veio do buraco negro mais pequeno em órbita e dos seus arredores.
A rápida explosão de brilho ocorre quando o buraco negro mais pequeno “engole” uma grande fatia do disco de acreção que rodeia o buraco negro maior, transformando-o num jato de gás que sai. O jato do buraco negro menor é então mais brilhante que o do buraco negro maior por cerca de doze horas. Isso torna a cor do OJ287 menos avermelhada, ou amarela, em vez do vermelho normal. Após o estouro, a cor vermelha retorna. A cor amarela indica que durante o período de 12 horas estamos vendo a luz do buraco negro menor. Os mesmos resultados podem ser inferidos de outras características da luz emitida pelo OJ287 no mesmo período de tempo.
“Portanto, podemos agora dizer que ‘vimos’ um buraco negro em órbita pela primeira vez, da mesma forma que podemos dizer que o TESS viu planetas orbitando outras estrelas. E tal como acontece com os planetas, é extremamente difícil obter uma imagem direta do buraco negro mais pequeno. Na verdade, devido à grande distância do OJ 287, que é perto de quatro mil milhões de anos-luz, provavelmente demorará muito tempo até que os nossos métodos de observação se desenvolvam o suficiente para captar uma imagem até mesmo do buraco negro maior,” diz o Professor Valtonen.
“No entanto, o buraco negro mais pequeno poderá em breve revelar a sua existência de outras formas, uma vez que se espera que emita nano-Hertz ondas gravitacionais. As ondas gravitacionais do OJ 287 deverão ser detectáveis nos próximos anos pelo amadurecimento pulsar matrizes de tempo”, diz A. Gopakumar, do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental, na Índia.
Referência: “Evidência de atividade de jato do buraco negro secundário no sistema binário OJ 287” por Mauri J. Valtonen, Staszek Zola, Alok C. Gupta, Shubham Kishore, Achamveedu Gopakumar, Svetlana G. Jorstad, Paul J. Wiita, Minfeng Gu, Kari Nilsson, Alan P. Marscher, Zhongli Zhang, Rene Hudec, Katsura Matsumoto, Marek Drozdz, Waldemar Ogloza, Andrei V. Berdyugin, Daniel E. Reichart, Markus Mugrauer, Lankeswar Dey, Tapio Pursimo, Harry J. Lehto, Stefano Ciprini, T. Nakaoka, M. Uemura, Ryo Imazawa, Michal Zejmo, Vladimir V. Kouprianov, James W. Davidson, Alberto Sadun, Jan Strobl, ZR Weaver e Martin Jelínek, 11 de junho de 2024, O Cartas de diários astrofísicos.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad4d9b
