Buraco negro voraz consome estrela equivalentes a três Terras cada vez que passa

Uma estrela como o nosso Sol numa galáxia próxima está gradualmente a ser devorada por um pequeno mas voraz buraco negro, perdendo a massa equivalente a três Terras cada vez que passa perto.

A descoberta feita por astrônomos da Universidade de Leicester é relatada na Nature Astronomy e fornece um “elo perdido” no nosso conhecimento sobre buracos negros que perturbam estrelas em órbita. Sugere toda uma coleção de estrelas em processo de consumo que ainda permanecem desconhecidas.

Os astrônomos foram alertados sobre a estrela por um brilhante flash de raios X que parecia vir do centro da galáxia próxima 2MASX J02301709+2836050, a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância da Via Láctea. Batizada de Swift J0230, ela foi avistada no momento em que o processo aconteceu pela primeira vez, usando uma nova ferramenta desenvolvida pelos cientistas do Neil Gehrels Swift Observatory.

Eles rapidamente agendaram novas observações da Swift, descobrindo que, em vez de se decompor como esperado, ela brilharia intensamente por 7 a 10 dias e depois se desligaria abruptamente, repetindo esse processo aproximadamente a cada 25 dias.

Comportamento semelhante foi observado nas chamadas erupções quase periódicas e transientes nucleares periódicos, onde uma estrela tem material arrancado por um buraco negro à medida que sua órbita a aproxima, mas elas diferem na frequência com que entram em erupção e se isso ocorre nos raios X ou na luz óptica que a explosão é predominante. A regularidade das emissões da Swift J0230 ficou entre os dois, sugerindo que constitui o “elo perdido” entre os dois tipos de explosão.

Usando como guia os modelos propostos para estas duas classes de eventos, os cientistas concluíram que a explosão da Swift J0230 representa uma estrela de tamanho semelhante ao nosso Sol numa órbita elíptica em torno de um buraco negro de baixa massa no centro da sua galáxia. À medida que a órbita da estrela se aproxima da intensa atração gravitacional do buraco negro, um material equivalente à massa de três Terras é arrancado da atmosfera da estrela e aquecido ao cair no buraco negro.

O calor intenso, em torno de 2 milhões de graus Celsius, libera uma enorme quantidade de raios X que foram captados pela primeira vez pelo satélite Swift.

O autor principal, Phil Evans, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: “Esta é a primeira vez que vimos uma estrela como o nosso Sol sendo repetidamente destruída e consumida por um buraco negro de baixa massa.”

“Os chamados eventos de ‘perturbação parcial e repetida das marés’ são em si uma descoberta bastante nova e parecem cair em dois tipos: aqueles que explodem a cada poucas horas, e aqueles que explodem a cada ano ou mais. Este novo sistema cai direto na lacuna entre eles, e quando você calcula os números, você descobre que os tipos de objetos envolvidos também se encaixam perfeitamente.”

Rob Eyles-Ferris, que trabalha com o Dr. Evans no satélite Swift, concluiu recentemente seu doutorado. em Leicester, que incluiu o estudo de estrelas sendo perturbadas por buracos negros. Ele explica: “Na maioria dos sistemas que vimos no passado, a estrela está completamente destruída. Swift J0230 é uma adição interessante à classe de estrelas parcialmente perturbadas, pois nos mostra que as duas classes desses objetos já encontradas são realmente conectadas, com nosso novo sistema nos dando o elo perdido.”

Kim Page, da Universidade de Leicester, que trabalhou na análise de dados do estudo, disse: “Dado que encontramos o Swift J0230 poucos meses depois de habilitar nossa nova ferramenta de caça a transientes, esperamos que haja muito mais objetos como este lá fora, esperando para serem descobertos.”

Dr. Chris Nixon é um astrofísico teórico que recentemente se mudou da Universidade de Leicester para a Universidade de Leeds. Ele liderou a interpretação teórica deste evento.

Eles estimam que o buraco negro tenha cerca de 10.000 a 100.000 vezes a massa do nosso Sol, o que é bastante pequeno para os buracos negros supermassivos que  normalmente são encontrados no centro das galáxias. Acredita-se que o buraco negro no centro da nossa galáxia tenha 4 milhões de massas solares, enquanto a maioria está na região de 100 milhões de massas solares.

É a primeira descoberta feita com o novo detector de transientes do satélite Swift, desenvolvido pela equipe da Universidade de Leicester e executado em seus computadores. Quando ocorre um evento extremo, causando uma explosão de raios X em uma região do céu onde anteriormente não havia raios X, os astrônomos chamam isso de transiente astronômico de raios X. Apesar dos eventos extremos que anunciam, estes eventos não são fáceis de encontrar, ou pelo menos não são rápidos – e por isso esta nova ferramenta foi desenvolvida para procurar novos tipos de transientes em tempo real.

Evans acrescenta: “Este tipo de objeto era essencialmente indetectável até construirmos esta nova instalação, e logo depois ele encontrou este evento completamente novo e nunca antes visto. Swift tem quase 20 anos e de repente está encontrando novos eventos que nunca soubemos que existia. Acho que isso mostra que cada vez que você encontra uma nova maneira de ver o espaço, você aprende algo novo e descobre que há algo lá fora que você não conhecia antes.

Caroline Harper, chefe de ciência espacial da Agência Espacial do Reino Unido, disse: “Esta é mais uma descoberta emocionante de vanguarda da missão Swift – um buraco negro de baixa massa que faz realiza pequenas ‘mordidas’ em uma estrela semelhante ao Sol sempre que esta o orbita perto o suficiente.”

“A Agência Espacial do Reino Unido tem trabalhado em parceria com a NASA nesta missão há muitos anos; o Reino Unido liderou o desenvolvimento de hardware para dois dos principais instrumentos científicos e fornecemos financiamento para o Swift Science Data Center, que continuamos a apoiar . Esperamos receber ainda mais informações do Swift sobre as explosões de raios gama em todo o cosmos e os eventos massivos que as causam, no futuro.”