Uma equipe internacional de astrofísicos da África do Sul, Reino Unido, França e Estados Unidos encontrou grandes variações no brilho da luz vista em torno de um dos buracos negros mais próximos da Via Láctea, a 9.600 anos-luz da Terra, que podem ser provocadas por uma curvatura no seu disco de acreção.
© John Paice (buraco negro com disco de acreção deformado)
Este objeto, MAXI J1820+070, entrou em erupção como um novo transiente em março de 2018 e foi descoberto por um telescópio de raios X japonês a bordo da Estação Espacial Internacional.
Estes transientes, sistemas que exibem surtos violentos, são sistemas binários, consistindo de uma estrela de baixa massa, semelhante ao nosso Sol e um objeto muito mais compacto, que pode ser uma anã branca, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.
Neste caso, MAXI J820+070 contém um buraco negro com pelo menos 8 vezes a massa do nosso Sol. A descoberta foi feita a partir de uma extensa e detalhada curva de luz obtida ao longo de quase um ano por dedicados astrônomos amadores espalhados pelo planeta que fazem parte da AAVSO (American Association of Variable Star Observers).
O MAXI J1820+070 é um dos três transientes de raios X mais brilhantes já observados, uma consequência tanto da sua proximidade com a Terra quanto de não se situar no plano obscuro da Via Láctea.
O material da estrela normal é puxado pelo objeto compacto para o disco de acreção circundante de gás em espiral. Os surtos violentos ocorrem quando o material no disco se torna quente e instável, é acumulado no buraco negro e libera grandes quantidades de energia antes de atravessar o horizonte de eventos. Este processo é caótico e altamente variável, variando em escalas de tempo de milissegundos a meses.
A equipe produziu uma visualização do sistema, mostrando como um enorme fluxo de raios X é emanado de muito perto do buraco negro e depois irradia a matéria circundante, especialmente o disco de acreção, aquecendo-o a cerca de 10.000 K, que é visto no visível. É por isso que, à medida que a explosão de raios X diminui, o mesmo ocorre com a luz óptica. Mas algo inesperado aconteceu quase três meses após o início do surto, quando a curva de luz óptica começou uma grande modulação, ao longo de um período de aproximadamente 17 horas.
No entanto, não houve nenhuma mudança na produção de raios X, que permanecia estável. Embora pequenas modulações visíveis quase periódicas tenham sido vistas no passado durante outras explosões transitórias de raios X, nada a esta escala tinha sido visto antes.
O que estava provocando este comportamento extraordinário? Com o ângulo de visão do sistema, foi possível rapidamente descartar a explicação normal de que os raios X estavam iluminando a face interna da estrela doadora porque o brilho estava ocorrendo no momento errado. Nem podia ser devido à variação da luz de onde o fluxo de transferência de massa atinge o disco à medida que a modulação gradualmente se movia em relação à órbita.
Isto deixava apenas uma explicação possível, o enorme fluxo de raios X irradiava o disco e fazia-o deformar, como mostra a imagem. A distorção fornece um grande aumento na área do disco que pode ser iluminado, fazendo com que o fluxo de luz óptica aumente dramaticamente quando vista no momento certo. Este comportamento já tinha sido visto em binários de raios X com dadores mais massivos, mas nunca num buraco negro transiente com um doador de baixa massa como este.
Abre um caminho completamente novo para estudar a estrutura e as propriedades dos discos de acreção deformados. São conhecidos alguns sistemas binários com buracos negros na nossa Galáxia, todos com massas com cerca de 5 a 15 massas solares. Todos eles crescem pela acreção de matéria.
Tendo início há cerca de 5 anos, um importante programa científico do SALT (Southern African Large Telescope) para estudar objetos transientes fez uma série de importantes observações de binários compactos, incluindo sistemas com buracos negros como MAXI J1820+070.
Um artigo foi aceito para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: University of Southampton
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