quinta-feira, 9 de fevereiro de 2017

Buraco negro engole lentamente os restos de uma estrela

Um buraco negro gigante dilacerou uma estrela e depois engoliu os seus restos durante aproximadamente uma década. Esta duração é mais de dez vezes superior a qualquer episódio observado da morte de uma estrela por um buraco negro.

ilustração de um evento de ruptura de maré

© M. Weiss/CFHT/Chandra (ilustração de um evento de ruptura de maré)

Os pesquisadores fizeram esta descoberta usando dados do observatório de raios X Chandra da NASA, o satélite Swift e o XMM-Newton da ESA.

O trio de telescópios de raios X em órbita encontrou evidências de um "evento de ruptura de maré", onde as forças de maré, devido à intensa gravidade do buraco negro, podem destruir um objeto, como uma estrela, que vagueia demasiado perto. Durante um evento de ruptura de maré, alguns dos detritos estelares são lançados para fora com altas velocidades, enquanto o resto cai na direção do buraco negro. À medida que viaja para dentro, para ser ingerido pelo buraco negro, o material aquece até milhões de graus e gera um brilho distinto em raios X.

"Nós testemunhamos a morte espetacular e prolongada de uma estrela," comenta Dacheng Lin da Universidade de New Hampshire em Durham, New Hampshire, EUA, que liderou o estudo. "Desde a década de 1990 que foram detectados dúzias de eventos de ruptura de maré, mas nenhum que tivesse permanecido brilhante tanto tempo quanto este."

A extraordinariamente longa fase de brilho do evento, mais de dez anos, significa que entre os eventos de ruptura de maré estudados, este ou contou com a estrela mais massiva destruída completamente durante o evento, ou foi o primeiro onde uma estrela pequena foi completamente despedaçada.

A fonte de raios X que contém este buraco negro alimentado à força, conhecida pelo nome abreviado de XJ1500+0154, está localizada numa pequena galáxia a cerca de 1,8 bilhões de anos-luz da Terra.

A fonte não foi detectada numa observação do Chandra de 2 de abril de 2005, mas foi detectada numa observação do XMM-Newton no dia 23 de julho de 2005 e atingiu o pico de brilho numa observação do Chandra de 5 de junho de 2008. Estas observações mostram que a fonte se tornou, pelo menos, 100 vezes mais brilhante em raioscX. Desde então, o Chandra, Swift e XMM-Newton observaram-na várias vezes.

A visão nítida, em raios X, dos dados do Chandra, mostra que XJ1500+0154 está localizada no centro da sua galáxia hospedeira, o local esperado de um buraco negro supermassivo.

Os dados de raios X também indicam que a radiação do material que rodeia este buraco negro tem superado, consistentemente, o chamado limite de Eddington, definido por um equilíbrio entre a pressão de saída da radiação do gás quente e a atração gravitacional do buraco negro.

"Durante a maior parte do tempo que observamos este objeto, este tem crescido rapidamente," afirma James Guillochon do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts. "Isto diz-nos algo incomum: uma estrela com o dobro da massa do nosso Sol está alimentando o buraco negro."

A conclusão de que os buracos negros supermassivos podem crescer graças a eventos de ruptura de maré e, quem sabe, por outros meios, a velocidades acima das correspondentes ao limite de Eddington, tem implicações importantes. Este rápido crescimento pode ajudar a explicar como os buracos negros supermassivos foram capazes de atingir massas cerca de bilhões de vezes superiores à do Sol quando o Universo tinha apenas bilhões de anos.

"Este evento mostra que os buracos negros podem, realmente, crescer a ritmos extraordinariamente altos," salienta Stefanie Komossa da QianNan Normal University for Nationalities em Duyun, China. "Isto pode ajudar a entender a formação dos buracos negros precoces."

Com base nos modelos dos cientistas, a fonte de alimentação do buraco negro deverá reduzir significativamente na próxima década. Isto resultará no desvanecimento de XJ1500+0154, em raios X, ao longo dos próximos anos.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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