Um trio de telescópios de raios X em órbita recolheram novos detalhes sobre o que acontece quando um buraco negro despedaça uma estrela, dando aos cientistas uma oportunidade extraordinária para compreender o ambiente extremo em torno de um buraco negro.
© NASA/CXC/U. Michigan/J. Miller/M. Weiss (ilustração de uma ruptura de maré)
Quando uma estrela passa demasiado perto de um buraco negro, a gravidade intensa do buraco negro resulta em forças de maré que podem rasgar a estrela. Nestes eventos, denominados "rupturas de maré", alguns dos detritos estelares são arremessados para fora a altas velocidades, enquanto o resto cai na direção do buraco negro. Isto provoca uma erupção distinta em raios X que pode durar alguns anos.
O observatório de raios X Chandra da NASA, o Swift e o XMM-Newton da ESA/NASA recolheram peças diferentes deste quebra-cabeça astronômico numa ruptura de maré chamada ASASSN-14li, originalmente descoberta numa pesquisa óptica pelo All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) em novembro de 2014.
O evento ocorreu perto de um buraco negro supermassivo com uma massa estimada em algumas milhões de vezes a massa do Sol. O buraco negro está localizado no centro de PGC 043234, uma galáxia a cerca de 290 milhões de anos-luz da Terra. Isto torna este evento de ruptura de maré o mais próximo da última década.
"Nós observamos evidências de um punhado de rupturas de maré ao longo dos anos e desenvolvemos uma série de ideias sobre o que se passa," afirma Jon Miller da Universidade de Michigan em Ann Arbor, EUA, que liderou o estudo. "Esta é a melhor ocasião que tivemos, até agora, para realmente entender o que acontece quando um buraco negro despedaça uma estrela."
Depois da estrela ser destruída, a forte força gravitacional do buraco negro puxa a maioria dos restos estelares na sua direção. Estes detritos são aquecidos até milhões de graus e geram uma grande quantidade de raios X. Pouco depois deste aumento súbito de raios X, a quantidade de luz diminui à medida que o material cai além do horizonte de eventos do buraco negro, o ponto além do qual nenhuma luz pode escapar.
O gás cai muitas vezes em direção aos buracos negros espiralando num disco. Mas o modo como este processo começa tem permanecido um mistério. Em ASASSN-14li, os astrônomos foram capazes de testemunhar a formação de tal disco ao observar os raios X em diferentes comprimentos de onda (espectro de raios X) e de acompanhar como mudou ao longo do tempo.
Os pesquisadores determinaram que os raios X produzidos vêm do material que ou está muito perto ou está mesmo na órbita estável mais pequena possível ao redor do buraco negro.
"O buraco negro rasga a estrela e começa a engolir material muito rapidamente, mas não é esse o fim da história," afirma Jelle Kaastra do Instituto para Pesquisa Espacial nos Países Baixos. "O buraco negro não pode manter esse ritmo, por isso expele algum do material para fora."
Os dados de raios X sugerem também a presença de um vento que se afasta do buraco negro. O vento não é rápido o suficiente para escapar à gravidade do buraco negro. Uma explicação alternativa para a relativamente baixa velocidade é que o gás da estrela despedaçada segue uma órbita elíptica em torno do buraco negro e que está à distância máxima do buraco negro onde pode viajar o mais lento possível.
"Estes resultados suportam algumas das nossas ideias mais recentes para a estrutura e evolução dos eventos de ruptura de maré," afirma Cole Miler da Universidade de Maryland em College Park. "No futuro, as rupturas de maré podem fornecer-nos laboratórios para estudar os efeitos da gravidade extrema."
Os astrônomos esperam encontrar mais eventos como ASASSN-14li, que podem usar para continuar testando modelos teóricos sobre como os buracos negros afetam os seus ambientes e qualquer coisa que possa passar demasiado perto deles.
Um artigo foi publicado na última edição da revista Nature.
Fonte: Marshall Space Flight Center & Chandra X-ray Center
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