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Astrônomos observam o grito final de uma estrela em um buraco negro através do Universo

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

A luz que viajou por mais de 8,5 bilhões de anos para chegar até nós foi o último suspiro de uma estrela morrendo quando um buraco negro a engoliu.

Duas equipes separadas de cientistas determinaram que um brilho misterioso que apareceu no céu em fevereiro de 2022, chamado AT2022cmc, foi o jato astrofísico que irrompeu do enorme buraco negro quando uma estrela dilacerada desapareceu além de seu horizonte de eventos.

É incrivelmente raro pegarmos uma dessas refeições no ato, e o AT2022cmc é agora o mais distante que já vimos.

Os dois papers foram publicados na NatureNature Astronomy.

“A última vez que os cientistas descobriram um desses jatos foi há mais de uma década”, disse o astrônomo Michael Coughlin, da Universidade de Minnesota em Twin Cities, nos Estados Unidos.

“A partir dos dados que temos, podemos estimar que jatos relativísticos são lançados em apenas 1% desses eventos destrutivos, tornando o AT2022cmc uma ocorrência extremamente rara. Na verdade, o brilho luminoso do evento está entre os mais brilhantes já observados.”

Há muita coisa acontecendo em nosso Universo insano, e muitos encontros e eventos ‘mortais’ – supernovas, rajadas rápidas de rádio, colisões estelares, interações em sistemas binários compactos e frenesis de alimentação de buracos negros – são imprevisíveis, com erupções temporárias de luz que brilham através a vastidão do espaço, e depois desaparecem.

Somente monitorando de perto grandes áreas do céu podemos captar a luz desses eventos cósmicos colossais, mas transitórios.

Em fevereiro, o Zwicky Transient Facility capturou exatamente essa luz. Imediatamente, 20 outros telescópios ao redor do mundo e no espaço entraram em ação, capturando uma grande quantidade de dados sobre a súbita erupção nos dias e semanas que se seguiram.

A partir dessa riqueza de informações, uma equipe de pesquisadores – co-liderada por Coughlin e o astrônomo Igor Andreoni, da Universidade de Maryland – determinou que o evento resultou de um evento de perturbação de maré. O perpetrador? Um buraco negro supermassivo girando rapidamente com até cerca de 500 milhões de vezes a massa do Sol, engolindo material estelar a uma taxa insana de meio Sol por ano.

Os eventos de perturbação de marés são extremos; eles ocorrem quando uma estrela se aproxima um pouco demais de um buraco negro. As forças de maré no campo gravitacional desse buraco negro esticam a estrela, puxando-a com tanta força que ela se despedaça. Os detritos estelares então caem no buraco negro.

Esse processo produz um clarão de luz que desaparece com o tempo, mas podemos detectá-lo da Terra se for brilhante o suficiente.

Não foi isso que produziu a luz que os astrônomos viram no AT2022cmc.

“As coisas pareciam bastante normais nos primeiros três dias. Depois, analisamos com um telescópio de raios-X e descobrimos que a fonte era muito brilhante”, disse o astrônomo Dheeraj Pasham, do MIT, que liderou o segundo paper.

“Este evento em particular foi 100 vezes mais poderoso do que a erupção de raios gama mais poderosa já vista. Foi algo extraordinário.”

A análise revelou que a causa da luz era um jato astrofísico. Quando um buraco negro se alimenta, às vezes nem todo o material girando ao seu redor acaba além do horizonte de eventos.

As linhas do campo magnético próximas ao horizonte de eventos atuam como aceleradores de partículas; algum material próximo ao buraco negro é canalizado ao longo dessas linhas, onde é lançado dos polos do buraco negro a velocidades próximas à da luz.

No caso do AT2022cmc, um desses jatos está apontado diretamente para nós e viajando a 99,99% da velocidade da luz. Quando o material se move em nossa direção próximo à velocidade da luz, ele parece mais brilhante do que é porque o movimento produz uma mudança na frequência do comprimento de onda da luz. Este efeito é conhecido como feixe relativístico, ou feixe Doppler, porque essa mudança é conhecida como efeito Doppler.

O AT2022cmc é apenas o quarto evento de perturbação de maré em um feixe Doppler já detectado.

Os cientistas esperam que possamos aprender muito com essa luz moribunda a mais de meio Universo de distância. Por exemplo, não se sabe por que alguns eventos de perturbação de maré têm jatos e outros não. A rápida rotação do buraco negro pode ser instrumental na formação de jatos.

Também não está claro como os buracos negros supermassivos se formam e crescem. Altas taxas de alimentação, como as exibidas pelo buraco negro AT2022cmc, podem ajudar a resolver o mistério.

O evento também foi o primeiro evento de perturbação de maré detectado usando um levantamento óptico. A enorme quantidade de dados coletados ajudarão os astrônomos a identificar mais deles no futuro.

“A astronomia está mudando rapidamente”, disse Andreoni.

“Mais levantamentos ópticos e infravermelhos de todo o céu estão agora ativos ou logo estarão disponíveis. Os cientistas podem usar o AT2022cmc como um modelo para o que procurar e encontrar mais eventos disruptivos de buracos negros distantes.

“Isso significa que, mais do que nunca, a mineração de big data é uma ferramenta importante para avançar nosso conhecimento do Universo”.

A pesquisa foi publicada na NatureNature Astronomy.

Julio Batista

Julio Batista

Sou Julio Batista, de Praia Grande, São Paulo, nascido em Santos. Professor de História no Ensino Fundamental II. Auxiliar na tradução de artigos científicos para o português brasileiro e colaboro com a divulgação do site e da página no Facebook. Sou formado em História pela Universidade Católica de Santos e em roteiro especializado em Cinema, TV e WebTV e videoclipes pela TecnoPonta. Autodidata e livre pensador, amante das ciências, da filosofia e das artes.