No centro de uma galáxia distante, um buraco negro está consumindo lentamente um disco de gás que gira ao seu redor como água num dreno.
© NASA/JPL-Caltech (corrente de detritos cai no disco de buraco negro)
À medida que um fluxo constante de gás é puxado para o interior do buraco negro, partículas ultraquentes reúnem-se perto do buraco negro, acima e abaixo do disco, gerando um brilho de raios X que pode ser visto a 300 milhões de anos-luz de distância, a partir da Terra. Sabemos que estas coleções de gás ultraquente, chamadas coroas, exibem mudanças visíveis na sua luminosidade, brilhando ou escurecendo por um fator de até 100 vezes quando um buraco negro se abastece.
Mas há dois anos, os astrônomos assistiram com admiração os raios X da coroa do buraco negro numa galáxia conhecida como 1ES 1927+654 que desapareceram completamente, diminuindo por um fator de 10.000 em cerca de 40 dias. Quase imediatamente, começou a recuperar, e cerca de 100 dias depois tornou-se quase 20 vezes mais brilhante do que era antes do evento.
Os raios X da coroa de um buraco negro são subprodutos diretos da alimentação do buraco negro, de modo que o desaparecimento desta radiação de 1ES 1927+654 provavelmente significa que o seu suprimento de alimentos foi cortado. Num novo estudo, os cientistas teorizam que uma estrela em fuga pode ter chegado demasiado perto do buraco negro e ter sido destruída. Se fosse este o caso, os detritos em movimento da estrela podiam ter colidido com parte do disco, dispersando brevemente o gás. Normalmente, não são vistas variações como esta na acreção de buracos negros.
Quase todas as galáxias do Universo podem hospedar um buraco negro supermassivo no seu centro, como o de 1ES 1927+654, com massas milhões ou bilhões de vezes maiores que a do nosso Sol. Crescem consumindo o gás que os rodeia, também conhecido como disco de acreção. Dado que os buracos negros não emitem ou refletem luz, não podem ser vistos diretamente, mas a luz das suas coroas e dos seus discos de acreção fornecem uma maneira de aprender mais sobre estes objetos escuros.
A hipótese estelar também é apoiada pelo motivo de que alguns meses antes do desaparecimento do sinal de raios X, observatórios na Terra viram o disco aumentando consideravelmente de brilho em comprimentos de onda visíveis. Isto pode ter resultado da colisão inicial dos detritos estelares com o disco.
O evento de desaparecimento em 1ES 1927+654 é único não apenas por causa da dramática mudança no brilho, mas também devido à profundidade com que os astrônomos foram capazes de o estudar. A explosão de luz visível foi auxiliada por observações de acompanhamento do buraco negro usando o NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA, um telescópio de raios X a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). No total, o NICER observou o sistema 265 vezes ao longo de 15 meses. Monitoramento adicional em raios X foi obtida com o Observatório Swift Neil Gehrels da NASA, que também observou o sistema sob luz ultravioleta, bem como com o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA e com o Observatório XMM-Newton da ESA.
Quando os raios X da coroa desapareceram, o NICER e o Swift observaram raios X menos energéticos do sistema, de modo que, coletivamente, estes observatórios forneceram um fluxo contínuo de informações durante todo o evento.
Embora uma estrela rebelde pareça a culpada mais provável, os pesquisadores observam que podem existir outras explicações para o evento sem precedentes. Uma característica notável das observações é que a queda geral no brilho não foi uma transição suave: dia a dia, os raios X de baixa energia que o NICER detectou mostravam variação dramática, às vezes mudando o brilho por um fator de 100 em menos de 8 horas. Em casos extremos, sabe-se que as coroas dos buracos negros se tornam 100 vezes mais brilhantes ou mais tênues, mas em escalas de tempo muito mais longas. Tais mudanças rápidas, ocorrendo continuamente durante meses, são extraordinárias.
É possível que este tipo de variabilidade extrema em discos de acreção de buracos negros seja mais comum do que os astrônomos pensem. Muitos observatórios em operação e de próxima geração estão projetados para procurar mudanças a curto prazo nos fenômenos cósmicos, uma prática conhecida como "astronomia no domínio do tempo", que podem revelar mais eventos como este.
Será que este buraco negro ativo vai regressar ao estado em que se encontrava antes do evento de perturbação? Ou será que o sistema foi alterado fundamentalmente? Os astrônomos continuam observando para descobrir.
O novo estudo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology
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