Quando um buraco negro engole uma estrela, produz um evento de perturbação de marés.
A destruição da infeliz estrela é acompanhada por uma explosão de radiação que pode ofuscar a luz combinada de todas as estrelas na galáxia hospedeira do buraco negro durante meses, até anos.
Uma equipe de astrônomos liderada por Sixiang Wen, pesquisador pós-doutorado do Observatório Steward da Universidade do Arizona, usa os raios X emitidos por um evento de perturbação de marés conhecido como J2150 para fazer as primeiras medições de massa e rotação do buraco negro.
Este buraco negro é de um tipo específico, ou seja, um buraco negro de massa intermediária, tipo este que durante muito tempo escapou à detecção.
Ao reanalisar dados de raios X usados para observar o surto de J2150, e ao compará-lo com modelos teóricos sofisticados, os pesquisadores mostraram que esta explosão realmente teve origem num encontro entre uma estrela e um buraco negro de massa intermediária.
O buraco negro em questão tem uma massa particularmente baixa, equivalente a cerca de 10.000 massas solares. As emissões de raios X do disco interno formado pelos fragmentos da estrela moribunda possibilitaram inferir a massa e a rotação deste buraco negro e classificá-lo como um buraco negro intermediário.
Já foram observados, nos centros de grandes galáxias hospedando buracos negros supermassivos, dezenas de eventos de perturbação de marés, e um punhado também foi observado nos centros de pequenas galáxias que podem conter buracos negros intermediários. No entanto, os dados anteriores nunca foram detalhados o suficiente para provar que uma única explosão de perturbação de marés tinha sido alimentada por um buraco negro intermediário.
Nos centros de quase todas as galáxias que são semelhantes ou maiores em tamanho do que a Via Láctea hospedam buracos negros supermassivos centrais que têm entre 1 milhão a 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e tornam-se fontes poderosas de radiação eletromagnética quando demasiado gás interestelar cai na sua vizinhança. A massa destes buracos negros está intimamente correlacionada com a massa total das suas galáxias hospedeiras; as maiores galáxias hospedam os maiores buracos negros supermassivos.
Apesar da sua suposta abundância, as origens dos buracos negros supermassivos permanecem desconhecidas, onde atualmente muitas teorias diferentes competem para as explicar. Os buracos negros de massa intermediária podem ser as sementes a partir das quais os buracos negros supermassivos crescem.
A medição da rotação de J2150 contém pistas de como os buracos negros crescem e, possivelmente, da física de partículas. Este buraco negro tem uma rotação rápida, mas não é a rotação mais rápida possível, levantando a questão de como o buraco negro atinge sequer tal rotação.
Além disso, a medição da rotação permite que os astrofísicos testem hipóteses sobre a natureza da matéria escura, que se pensa constituir a maior parte da matéria do Universo. A matéria escura pode consistir de partículas elementares desconhecidas ainda não vistas em experiências de laboratório. Se estas partículas existirem e tiverem um determinado intervalo de massas, impedirão que um buraco negro de massa intermediária tenha uma rotação rápida. No entanto, o buraco negro de J2150 está girando depressa. Portanto, esta medição da rotação exclui uma classe ampla de teorias de bósons ultraleves, mostrando o valor dos buracos negros como laboratórios extraterrestres para a física de partículas.
No futuro, novas observações de eventos de perturbação de marés permitirão que os astrônomos preencham as lacunas na distribuição de massa dos buracos negros. Se for descoberto que a maioria das galáxias anãs contém buracos negros de massa intermediária, então irão dominar o ritmo de perturbações de marés estelares.
Ao ajustar a emissão de raios X destes surtos a modelos teóricos, é possível realizar um censo da população de buracos negros de massa intermediária no Universo. No entanto, é necessário observar mais eventos de perturbação de marés, com os novos telescópios que serão colocados brevemente em ação, tanto na Terra quanto no espaço, incluindo o Observatório Vera C. Rubin, também conhecido como LSST (Legacy Survey of Space and Time), que deverá descobrir milhares de eventos de perturbação de marés por ano.
Um artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
Fonte: University of Arizona
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