670: ASTRÓNOMOS VÊM ERUPÇÃO DISTANTE À MEDIDA QUE BURACO NEGRO DESTRÓI UMA ESTRELA

Impressão de artista de um evento de ruptura de maré em Arp 299. A poderosa gravidade do buraco negro super-massivo despedaça a estrela, puxando material para um disco giratório em redor do buraco negro, e lançando para fora um jacto de partículas. A imagem de fundo é uma imagem do par de galáxias em colisão Arp 299, pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito. Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; NASA, STScI

Pela primeira vez, os astrónomos observaram directamente a formação e expansão de um jacto veloz de material expulso quando a poderosa gravidade de um buraco negro super-massivo rasgou uma estrela que se aproximou demasiado do monstro cósmico.

Os cientistas acompanharam o evento com radiotelescópios e telescópios infravermelhos, incluindo o VLBA (Very Long Baseline Array) do NSF (National Science Foundation), num par de galáxias em colisão chamado Arp 299, a quase 150 milhões de anos-luz da Terra. No centro de uma das galáxias, um buraco negro 20 milhões de vezes mais massivo do que o Sol despedaçou uma estrela com duas massas solares, desencadeando uma cadeia de eventos que revelou detalhes importantes acerca do encontro violento.

Apenas foram detectadas algumas destas mortes estelares, chamadas eventos de ruptura de maré, embora os cientistas tenham teorizado que podem ser uma ocorrência mais comum. Os teóricos sugeriram que o material retirado da estrela moribunda forma um disco giratório em redor do buraco negro, emitindo raios-X intensos e luz visível, e que também lança jactos de material para fora a partir dos pólos do disco, quase à velocidade da luz.

“Nunca tínhamos conseguido observar directamente a formação e evolução de um jacto destes eventos,” afirma Miguel Perez-Torres, do Instituto Astrofísico da Andaluzia, em Granada, Espanha.

A primeira indicação veio no dia 30 de Janeiro de 2005, quando astrónomos que usavam o Telescópio William Herschel nas Ilhas Canárias descobriram uma explosão brilhante de emissão infravermelha oriunda do núcleo de uma das galáxias em colisão em Arp 299. No dia de 17 de Julho de 2005, o VLBA revelou uma nova e distinta fonte de emissão de rádio no mesmo local.

“Com o passar do tempo, o novo objecto permaneceu brilhante no infravermelho e no rádio, mas não no visível e raios-X,” acrescenta Seppo Mattila, da Universidade de Turku, na Finlândia. “A explicação mais provável é que o espesso gás interestelar e a poeira perto do centro da galáxia absorveram os raios-X e a luz visível, irradiados depois no infravermelho”. Os investigadores usaram o Telescópio Óptico Nórdico nas Ilhas Canárias e o telescópio espacial Spitzer da NASA para acompanhar a emissão infravermelha do objecto.

As observações de seguimento com o VLBA, com a EVN (European VLBI Network) e outros radiotelescópios, realizados ao longo de quase uma década, mostraram a fonte de emissão de rádio a expandir-se numa única direcção, tal como o esperado para um jacto. A expansão medida indicou que o material no jacto se movia a uma média de um-quarto da velocidade da luz. Felizmente, as ondas de rádio não são absorvidas no núcleo da galáxia, mas encontram o seu caminho através dele até alcançar a Terra.

Estas observações usaram múltiplas antenas de rádio, separadas por milhares de quilómetros, para obter o poder de resolução, ou capacidade para ver bons detalhes, necessário para detectar a expansão de um objecto tão distante. A paciente recolha de dados, durante anos, recompensou os cientistas com evidências de um jacto.

A maioria das galáxias tem um buraco negro super-massivo, com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, no núcleo. Num buraco negro, a massa está tão concentrada que a sua atracção gravitacional é tão forte que nem a luz consegue escapar. Quando esses buracos negros super-massivos estão activamente a atrair material do meio-ambiente em redor, esse material forma um disco giratório em redor do buraco negro, e jactos super-velozes de partículas são lançados para fora. Este é o fenómeno visto em galáxias de rádio e quasares.

“No entanto, na maior parte do tempo, os buracos negros super-massivos não estão a devorar nada, encontram-se num estado silencioso,” explicou Perez-Torres. “Os eventos de ruptura de maré podem fornecer-nos uma oportunidade única para avançar a nossa compreensão da formação e evolução de jactos nas vizinhanças desses poderosos objectos,” acrescentou.

“Por causa da poeira que absorveu qualquer luz visível, este evento específico de ruptura de marés pode ser apenas a ponta do icebergue do que até agora era uma população oculta,” afirma Mattila. “Ao procurarmos estes eventos com radiotelescópios e telescópios infravermelhos, podemos ser capazes de descobrir muitos mais e de aprender com eles,” comenta.

Tais eventos podem ter sido mais comuns no Universo distante, de modo que o seu estudo pode ajudar os cientistas a entender o ambiente no qual as galáxias se desenvolveram há milhares de milhões de anos atrás.

A descoberta, disseram os cientistas, foi uma surpresa. A explosão infravermelha inicial foi descoberta como parte de um projecto que procurava detectar explosões de supernova em tais pares de galáxias em colisão. Já foram vistas várias explosões estelares em Arp 299, até apelidada de “fábrica de super-novas”. Este novo objecto foi originalmente considerado uma explosão de supernova. Somente em 2011, seis anos após a descoberta, a porção de emissão de rádio começou a mostrar um alongamento. O acompanhamento subsequente mostrou a expansão a crescer, confirmando que o que os cientistas estavam a observar era um jacto, não uma supernova.

Mattila e Perez-Torres lideraram uma equipa de 36 cientistas de 26 instituições em todo o mundo nas observações de Arp 299. Publicaram os seus achados na edição online de 14 de Junho da revista Science. Para parte deste trabalho, foram usados dados do VLBA do NSF e do GBT (Green Bank Telescope).

Astronomia On-line
19 de Junho de 2018

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