Astrônomos capturam imagens detalhadas de um buraco negro devorando uma estrela pela primeira vez

Os astrônomos Seppo Mattila e Miguel Pérez-Torres costumam estudar as mortes naturais de estrelas, mas não deixariam passar a chance de investigar um assassinato estelar. 

Um novo artigo na Science descreve como eles conseguiram provas fotográficas de que um buraco negro supermassivo em uma galáxia relativamente próxima rasgou e consumiu parte de uma estrela em um fenômeno chamado de uma situação   de perturbação corrente (TDE), expelindo jatos de material no processo. Os cientistas já observaram essas cenas de crimes cósmicos antes, mas essa foi a primeira vez que alguém conseguiu obter imagens detalhadas dos jatos e sua mudança de estrutura ao longo do tempo. 

Cena do crime

Nas extremidades de suas vidas naturais, estrelas mais massivas que nosso sol explodem como supernovas. Os astrônomos que estudam supernovas, como Mattila e Pérez-Torres, dependem de captura destes fogos de artifício estelar por acaso, mas eles podem empilhar as probabilidades em seu favor, monitorando galáxias starburst, cheios de estrelas jovens e massivas que poderiam ir supernova a qualquer momento. Embora uma galáxia típica como a nossa própria Via Láctea possa experimentar apenas uma supernova a cada 50-100 anos, uma galáxia estelar pode obter uma a cada 3-4 anos. 

"Uma das razões para estudar essas galáxias é porque é claro que não queríamos esperar cem anos", riu Pérez-Torres, do Instituto de Astrofísica de Andaluzia, em Granada, na Espanha. “Nós não vamos viver o suficiente.” 

Seguindo as pistas

Foi em uma dessas galáxias que a dupla encontrou a terrível cena do assassinato - embora não em conjunto. Em janeiro de 2005, o astrônomo Mattila, da Universidade de Turku, na Finlândia, encontrou um clarão luminoso de luz infravermelha na colisão da galáxia chamada Arp 299, a cerca de 146 milhões de anos-luz de distância. A fonte de infravermelho estava perto do centro de uma das galáxias, que abriga um grosso anel de poeira em torno de um buraco negro supermassivo. Ele não tinha certeza do que era, mas queria descobrir.

Mais tarde naquele ano, Pérez-Torres encontrou uma fonte brilhante de luz de rádio no mesmo local enquanto conduzia um estudo separado sobre supernovas. Quando ele encontrou um dos documentos de Mattila, percebeu que eles estavam procurando os mesmos objetos, mas com áreas complementares de especialização. Ele estendeu a mão e os dois juntaram forças para investigar a fonte dessa emissão brilhante, liderando uma equipe de mais de trinta cientistas. 

Ao observar o objeto ao longo de 10 anos, a equipe descobriu que a fonte da emissão de rádio, que começava como uma mancha brilhante, se estendia em uma estrutura semelhante a um jato, aproximando-se da velocidade da luz. Essas pistas não apontavam para uma supernova, que emitia luz em todas as direções, mas para um TDE, que pode produzir jatos de material a velocidades relativísticas.

Um jato relativístico se expande para fora neste GIF animado de imagens de rádio do evento de ruptura das marés, tomado ao longo de um período de 10 anos. Os dois painéis mostram imagens obtidas em diferentes frequências por uma rede global de radiotelescópios.

Mattila, Pérez-Torres e outros; Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Mattila e Pérez-Torres acertaram o grande prêmio. Esses eventos podem ser cerca de 100-1000 vezes mais raros que as supernovas, e as pesquisas para encontrá-los normalmente precisam observar um número extremamente grande de galáxias apenas para detectá-las. "Devemos nos sentir muito sortudos que a natureza realmente nos forneceu um evento para testemunhar", disse Mattila. 

Evento Especial

Embora não tenha sido a primeira vez que os astrônomos viram jatos de TDEs, é a primeira vez que eles estão perto o suficiente para obter imagens detalhadas e estudar a estrutura do próprio jato. Este evento pode ser o primeiro TDE visto em uma galáxia cujo buraco negro supermassivo está ativamente se alimentando de um disco de material já; esse evento especial de devorar estrelas é uma cereja no topo. No passado, os astrônomos encontraram galáxias com buracos negros centrais relativamente mansos.

Isso é o que há de especial sobre este evento”, disse Brian Metzger, astrofísico teórico da Universidade de Columbia que não estava envolvido na pesquisa, “parcialmente que é muito próximo, e parcialmente que mostra que esses TDES hidromassagem pode acontecer em uma variedade de diferentes".

Assassinatos estelares podem acontecer em qualquer lugar, como a espécie humana. Com esse mistério na bolsa, os astrônomos estão um passo mais perto de entender o comportamento violento dos buracos negros. 

Este artigo apareceu originalmente em discovermagazine.com.