2855: ALMA observa fluxos contra-intuitivos em torno de buraco negro

CIÊNCIA

Impressão de artista do coração da galáxia NGC 1068, que alberga um buraco negro que se alimenta activamente, escondido por trás de uma nuvem de gás e poeira em forma de anel. O ALMA descobriu dois fluxos gasosos em contra-rotação em torno do buraco negro. As cores na imagem representam o movimento do gás: o azul é material que se move na nossa direcção, o vermelho é material que se afasta de nós.
Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

No centro de uma galáxia chamada NGC 1068, um buraco negro super-massivo esconde-se dentro uma espessa nuvem de poeira e gás em forma de anel. Quando os astrónomos usaram o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar esta nuvem em mais detalhe, fizeram uma descoberta inesperada que poderá explicar porque é que os buracos negros super-massivos cresceram tão depressa no início do Universo.

“Graças à espectacular resolução do ALMA, medimos o movimento do gás nas órbitas mais interiores em redor do buraco negro,” explica Violette Impellizzeri do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), que trabalha com o ALMA no Chile e é a autora principal de um artigo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Surpreendentemente, encontrámos dois discos de gás girando em direcções opostas.”

Os buracos negros super-massivos já existiam quando o Universo era jovem, apenas mil milhões de anos após o Big Bang. Mas exactamente como estes objectos extremos, cujas massas atingem milhares de milhões de vezes a massa do Sol, tiveram tempo para crescer tanto, é uma questão importante entre os astrónomos. Esta nova descoberta do ALMA pode fornecer uma pista. “Os fluxos de gás contra-giratórios são instáveis, o que significa que as nuvens caem no buraco negro mais depressa do que num disco com uma única direcção de rotação,” disse Impellizzeri. “Esta pode ser uma maneira pela qual um buraco negro cresce rapidamente.”

NGC 1068 (também conhecida como Messier 77) é uma galáxia espiral a aproximadamente 47 milhões de anos-luz da Terra na direcção da constelação de Baleia. No seu centro está um núcleo galáctico activo, um buraco negro super-massivo que se alimenta activamente de um disco giratório e fino de gás e poeira, também conhecido como disco de acreção.

Observações anteriores do ALMA revelaram que o buraco negro está a engolir material e a expelir gás a velocidades incrivelmente altas. Este gás expelido do disco de acreção provavelmente contribui para ocultar a região em redor do buraco negro dos telescópios ópticos.

Impellizzeri e a sua equipa usaram a incrível capacidade de ampliação do ALMA para observar o gás molecular em redor do buraco negro. Inesperadamente, encontraram dois discos de gás contra-giratórios. O disco interno mede 2-4 anos-luz e segue a rotação da galáxia, ao passo que o disco externo (também conhecido como toro) mede 4-22 anos-luz e gira na direcção oposta.

“Não esperávamos ver isto porque o gás que entra no buraco negro normalmente gira apenas numa direcção,” disse Impellizzeri. “Algo deve ter perturbado o fluxo, porque é impossível que uma parte do disco comece a girar para trás sozinha.”

A contra-rotação não é um fenómeno invulgar no espaço. “Vemos isto em galáxias, geralmente a milhares de anos-luz dos seus centros galácticos,” explicou o co-autor Jack Gallimore da Universidade Bucknell, em Lewisburg, no estado norte-americano da Pensilvânia. “A contra-rotação resulta sempre da colisão ou interacção entre duas galáxias. O que torna este resultado notável é que vemos contra-rotação a uma escala muito menor, a dezenas de anos-luz em vez de a milhares de anos-luz do buraco negro central.”

Os astrónomos pensam que o fluxo oposto em NGC 1068 pode ser provocado por nuvens de gás que caíram da galáxia hospedeira, ou por uma pequena galáxia, que passava numa órbita contrária, capturada no disco.

De momento, o disco externo parece estar numa órbita estável em redor do disco interno. “Isto vai mudar quando o disco externo começar a cair no disco interno, o que poderá ocorrer após algumas órbitas ou algumas centenas de milhares de anos. Os fluxos giratórios do gás vão colidir e tornar-se instáveis, e os discos vão provavelmente colapsar num evento luminoso quando o gás molecular cair no buraco negro. Infelizmente, não estaremos cá para testemunhar estes fogos-de-artifício,” concluiu Gallimore.

Astronomia On-line
18 de Outubro de 2019

 

2839: Revelada explosão violenta no coração de um sistema que alberga um buraco negro

CIÊNCIA

lustração do buraco negro MAXI J1820+070.
Crédito: John Paice

Uma equipa internacional de astrónomos, liderada pela Universidade de Southampton, usou câmaras de última geração para criar um filme com alta taxa de quadros de um sistema com um buraco negro em crescimento e a um nível de detalhe nunca antes visto. No processo, descobriram novas pistas para a compreensão dos arredores imediatos destes objectos enigmáticos. Os cientistas publicaram o seu trabalho num novo artigo da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Os buracos negros podem alimentar-se de uma estrela próxima e criar vastos discos de acreção de material. Aqui, o efeito da forte gravidade do buraco negro e o próprio campo magnético do material pode emitir níveis de radiação em rápida mudança do sistema como um todo.

Esta radiação foi detectada no visível pelo instrumento HiPERCAM acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias) em La Palma, Ilhas Canárias, e em raios-X pelo observatório NICER da NASA a bordo da Estação Espacial Internacional.

O buraco negro estudado tem o nome MAXI J1820+070 e foi descoberto no início de 2018. Fica a apenas 10.000 anos-luz de distância, na nossa própria Via Láctea. Tem uma massa equivalente a mais ou menos 7 sóis, que colapsou numa região do espaço inferior à cidade de Londres.

O estudo destes sistemas geralmente é muito difícil, pois as suas distâncias tornam-nos demasiado ténues e pequenos para serem observados – nem mesmo com o EHT (Event Horizon Telescope), que recentemente obteve a primeira fotografia do buraco negro no centro da galáxia M87. Os instrumentos HiPERCAM e NICER, no entanto, permitem que os investigadores registem “filmes” da luz do sistema a mais de 300 fps (“frames per second”, quadros por segundo), capturando “crepitações” violentas e “surtos” de luz visível e raios-X.

John Paice, estudante na Universidade de Southampton e do Centro Interuniversitário de Astronomia e Astrofísica, na Índia, foi o autor principal do estudo que apresentou estes resultados e também o artista que criou o filme. Ele explicou o trabalho da seguinte forma: “O filme foi feito usando dados reais, mas diminui para 1/10 da velocidade real para permitir que os surtos mais rápidos fossem discernidos pelo olho humano. Podemos ver que o material em redor do buraco negro é tão brilhante que ofusca a estrela que está a consumir, e as oscilações mais rápidas duram apenas alguns milissegundos – é o ‘output’ de mais de cem sóis emitido num piscar de olhos.”

Os cientistas também descobriram que quedas nos níveis de raios-X são acompanhadas por um aumento da luz visível (e vice-versa). E que os flashes mais rápidos no visível emergiram uma fracção de segundo após os raios-X. Tais padrões revelam indirectamente a presença de plasma distinto, material extremamente quente onde os electrões são despojados dos átomos, em estruturas profundas no abraço da gravidade do buraco negro, de outra forma pequenas demais para serem resolvidas.

Não é a primeira vez que isto é encontrado; uma diferença de fracção de segundo entre a luz raios-X e visível já foi observada noutros dois sistemas que hospedam buracos negros, mas nunca com este nível de detalhe. Os membros dessa equipa internacional estiveram na vanguarda deste campo ao longo da última década. O Dr. Poshak Gandhi, igualmente de Southampton, também encontrou as mesmas assinaturas temporárias nos dois sistemas anteriores.

Ele comentou acerca da importância destas descobertas: “O facto de vermos isto agora em três sistemas reforça a ideia de que é uma característica unificadora de tais buracos negros em crescimento. A ser verdade, deve estar a dizer-nos algo fundamental sobre como o fluxo de plasma em torno dos buracos negro opera.

“As nossas melhores ideias invocam uma ligação profunda entre os fluxos de plasma, para dentro e para fora. Mas estas são condições físicas extremas que não podemos replicar nos laboratórios da Terra e não entendemos como a natureza gere isto. Estes dados serão cruciais para acertar na teoria correta.”

Astronomia On-line
15 de Outubro de 2019

 

As “sementes” dos buracos negros, desaparecidas do jardim cósmico

CIÊNCIA

Os buracos negros super-massivos no coração de galáxias em fusão aproximam-se cada vez mais um do outro até que se fundem, libertando quantidades gigantescas de energia. O processo pode explicar como é que os buracos negros atingem tamanhos tão grandes.
Crédito: NASA

No vasto jardim do Universo, os buracos negros mais pesados cresceram a partir de sementes. Alimentados pelo gás e poeira que consumiram, ou pela fusão com outros objectos densos, estas sementes cresceram em tamanho e massa para formar os centros das galáxias como a nossa Via Láctea. Mas, ao contrário do reino das plantas, as sementes dos buracos negros gigantes devem ter sido buracos negros também. E ninguém encontrou estas sementes – ainda.

Uma ideia é que os buracos negros super-massivos – o equivalente em massa a centenas de milhares a milhares de milhões de sóis – cresceram a partir de uma população de buracos negros mais pequenos que nunca foram vistos. Este grupo elusivo, os “buracos negros de massa intermédia”, teriam entre 100 e 100.000 vezes a massa da nossa estrela-mãe. Entre as centenas de buracos negros encontrados até agora, existem muitos relativamente pequenos, mas nenhum com certeza no “deserto” intermédio da gama de massas.

Os cientistas estão a trabalhar com poderosos telescópios espaciais da NASA, além de outros observatórios, para rastrear objectos distantes que se encaixam na descrição destas entidades exóticas. Já encontraram dezenas de possíveis candidatos e estão a trabalhar para confirmá-los como buracos negros. Mas, mesmo que o façam, isto abre um novo mistério: como é que os buracos negros de massa intermédia se formaram?

“O que é fascinante, e a razão de se gastar tanto tempo a encontrar estes buracos negros de massa intermédia, é porque lançam luz sobre os processos que aconteceram no início do Universo, sobre as massas destes buracos negros relíquias, e sobre novos mecanismos de formação de buracos negros que ainda não conhecemos,” disse Fiona Harrison, professora de física no Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, e investigadora principal da missão NuSTAR da NASA.

Os buracos negros

Um buraco negro é um objecto extremamente denso no espaço, do qual nenhuma luz consegue escapar. Quando o material cai num buraco negro, não tem como sair. E quanto mais um buraco negro come, mais cresce em massa e tamanho.

Os buracos negros mais pequenos são chamados de “massa estelar”, entre 1 e 100 vezes a massa do Sol. Formam-se quando as estrelas explodem em processos violentos chamados super-novas.

Os buracos negros super-massivos, por outro lado, são as âncoras centrais de galáxias grandes – por exemplo, o nosso Sol e todas as outras estrelas da Via Láctea orbitam um buraco negro chamado Sagitário A* com aproximadamente 4,1 milhões de massas solares. Um buraco negro ainda mais massivo – com uns incríveis 6,5 mil milhões de vezes a massa do Sol – serve como peça central da galáxia Messier 87 (M87). O buraco negro super-massivo de M87 aparece na famosa imagem do EHT (Event Horizon Telescope), mostrando um buraco negro e a sua “sombra” pela primeira vez. Esta sombra é provocada pelo horizonte de eventos, o ponto de não retorno do buraco negro, curvando e capturando a luz com a sua forte gravidade.

Os buracos negros super-massivos tendem a ter discos de material em seu redor chamados “discos de acreção”, feitos de partículas extremamente quentes e altamente energéticas que brilham à medida que se aproximam do horizonte de eventos – a região de não retorno do buraco negro. Aqueles que fazem os seus discos brilhar intensamente, porque comem muito, são chamados “núcleos galácticos activos”.

A densidade de matéria necessária para criar um buraco negro é incompreensível. Para fazer um buraco negro com 50 vezes a massa do Sol, precisaríamos de colocar o equivalente a 50 sóis numa bola com menos de 300 km de diâmetro. Mas, no caso do buraco negro super-massivo de M87, é como se 6,5 mil milhões de sóis fossem comprimidos numa bola maior que a órbita de Plutão. Em ambos os casos, a densidade é tão alta que o material original deve desmoronar numa singularidade – um rasgo no tecido do espaço-tempo.

A chave para o mistério das origens dos buracos negros é o limite físico de quão depressa podem crescer. Até os monstros gigantes nos centros das galáxias têm limites para os seus frenesins alimentícios, porque uma certa quantidade de material é repelido pela radiação altamente energética proveniente de partículas quentes perto do horizonte de eventos. Só a comer material circundante, um buraco negro de baixa massa pode duplicar a sua massa em 30 milhões de anos, por exemplo.

“Se começarmos com uma massa de 50 sóis, não podemos simplesmente aumentá-la para mil milhões ao longo de mil milhões de anos,” disse Igor Chilingarian, astrofísico do Observatório Astrofísico do Smithsonian, em Cambridge, Massachusetts, e da Universidade Estatal de Moscovo. Mas, “como sabemos, existem buracos negros super-massivos menos de mil milhões de anos após a formação do Universo.”

Como fazer um buraco negro que não podemos ver

No início da história do Universo, a semente de um buraco negro de massa intermédia pode ter sido formada a partir do colapso de uma grande nuvem de densa de gás ou de uma explosão de super-nova. As primeiras estrelas que explodiram no Universo tinham hidrogénio e hélio puros nas suas camadas exteriores, com elementos mais pesados concentrados no núcleo. Esta é uma receita para um buraco negro muito mais massivo do que as estrelas explosivas modernas, que estão “poluídas” com elementos pesados nas suas camadas exteriores e, portanto, perdem mais massa através dos seus ventos estelares.

“Se estamos a formar buracos negros com 100 massas solares no início do Universo, alguns deles devem fundir-se, mas então basicamente devíamos produzir uma gama completa de massas, e alguns deles ainda devem andar por aí,” comentou Tod Strohmayer, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland. “Então, onde é que estão, se realmente se formaram?”

Uma pista de que os buracos negros de massa intermédia ainda podem realmente estar por aí veio do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF, uma colaboração entre o Caltech e o MIT (Massachusetts Institute of Technology). Os detectores do LIGO, em combinação com uma instalação europeia chamada Virgo, estão a encontrar muitas fusões diferentes de buracos negros através de ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais.

Em 2016, o LIGO anunciou uma das descobertas científicas mais importantes dos últimos 50 anos: a primeira detecção de ondas gravitacionais. Especificamente, os detectores localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, captaram o sinal de dois buracos negros em fusão. As massas destes buracos negros – 29 e 36 vezes a massa do Sol, respectivamente – surpreenderam os cientistas. Embora estes ainda não sejam tecnicamente de massa intermédia, são grandes o suficiente para levantar sobrancelhas.

É possível que todos os buracos negros de massa intermédia já se tenham fundido, mas também que a tecnologia não tenha sido aperfeiçoada para os localizar.

Então, onde é que estão?

É complicado procurar buracos negros no “deserto” da massa intermédia porque os próprios buracos negros não emitem luz. No entanto, os cientistas podem procurar sinais indicadores específicos usando telescópios sofisticados e outros instrumentos. Por exemplo, dado que o fluxo de matéria para um buraco negro não é constante, a massa agregada de material consumido provoca certas variações na emissão de luz no ambiente. Tais mudanças podem ser vistas mais rapidamente em buracos negros mais pequenos do que em buracos negros maiores.

“Numa escala de horas, podemos fazer a campanha observacional que, para os núcleos galácticos activos, leva meses,” disse Chilingarian.

O candidato mais promissor a buraco negro de massa intermédia tem o nome HLX-1, com uma massa de cerca de 20.000 vezes a do Sol. HLX-1 significa “Hyper-Luminous X-ray source 1” e a sua produção energética é muito maior que a de estrelas parecidas com o Sol. Foi descoberto em 2009 pelo astrónomo australiano Sean Farrell, usando o telescópio espacial XMM-Newton da ESA. Um estudo de 2012, usando os telescópios espaciais Hubble e Swift da NASA, encontrou sugestões de um enxame de jovens estrelas azuis em órbita deste objecto. Pode ter sido o centro de uma galáxia anã engolida pela galáxia maior ESO 243-49. Muitos cientistas consideram HLX-1 um buraco negro de massa intermédia já provado, disse Harrison.

“As cores da luz de raios-X que emite, e o modo como se comporta, são muito semelhantes a um buraco negro,” acrescentou Harrison. “Muitas pessoas, incluindo o meu grupo, têm programas para encontrar coisas que se parecem com HLX-1, mas até agora nenhum é consistente. Mas a caça continua.”

Objectos menos brilhantes que podem ser buracos negros de massa intermédia são chamadas fontes de raios-X ultra-luminosas, ou ULXs (“ultraluminous X-ray sources”). Uma ULX cintilante chamada NGC 5048 X-1 tem sido especialmente interessante para os cientistas que procuram buracos negros de massa intermédia. Mas os observatórios de raios-X NuSTAR e Chandra da NASA surpreenderam os cientistas ao revelar que muitas ULXs não são buracos negros – são pulsares, remanescentes estelares extremamente densos que parecem pulsar como faróis.

M82 X-1, a fonte de raios-X mais brilhante na galáxia M82, é outro objecto muito brilhante que parece piscar em escalas de tempo consistentes com um buraco negro de massa intermédia. Estas mudanças no brilho estão ligadas com a massa do buraco negro e são provocadas por material em órbita perto da região interior do disco de acreção. Um estudo de 2014 analisou variações específicas na luz de raios-X e estimou que M82 X-1 tem uma massa equivalente a 400 sóis. Os cientistas usaram dados de arquivo do satélite RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) da NASA para estudar estas variações de brilho em raios-X.

Mais recentemente, os cientistas investigaram um grupo maior de possíveis buracos negros de massa intermédia. Em 2018, Chilingarian e colegas descreveram uma amostra de 10 candidatos reanalisando dados ópticos do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e comparando as perspectivas iniciais com dados de raios-X do Chandra e do XMM-Newton. Agora estão a utilizar telescópios terrestres no Chile e no Arizona. Mar Mezcua do Instituto de Ciências Espaciais da Espanha liderou um estudo separado em 2018, também com o Chandra, encontrando 40 buracos negros crescentes em galáxias anãs que podem estar nesta faixa especial de massa intermédia. Mas Mezcua e colaboradores argumentam que estes buracos negros se formaram originalmente no colapso de nuvens gigantes, não em explosões estelares.

O que aí vem

As galáxias anãs são lugares interessantes para continuar esta procura porque, em teoria, sistemas estelares mais pequenos podem hospedar buracos negros de massa muito menor do que os encontrados nos centros de galáxias maiores como a nossa.

Os cientistas também estão a procurá-los em enxames globulares – concentrações esféricas de estrelas localizadas nos arredores da Via Láctea e de outras galáxias – pela mesma razão.

“Podem lá haver buracos negros desta categoria, em galáxias desta categoria, mas se não estiverem a acretar muita matéria, poderá ser difícil observá-los,” disse Strohmayer.

Os caçadores de buracos negros de massa intermédia aguardam ansiosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb da NASA, que estudará as primeiras galáxias da Universo. O Webb vai ajudar os astrónomos a descobrir o que surgiu primeiro – a galáxia ou o seu buraco negro central – e como esse buraco negro pode ter sido produzido. Em combinação com observações de raios-X, os dados infravermelhos do Webb serão importantes para identificar alguns dos candidatos mais antigos a buraco negro.

Outra nova ferramenta lançada em Julho pela agência espacial russa Roscosmos chama-se Spectrum X-Gamma, uma espaço-nave que varre o céu em raios-X e transporta um instrumento com espelhos desenvolvidos e construídos em parceria com o Centro de Voo Espacial Marshall da NASA, em Huntsville, estado norte-americano do Alabama. As informações de ondas gravitacionais da colaboração LIGO-Virgo também vão ajudar na busca, assim como a missão planeada LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA.

Esta frota de novos instrumentos e tecnologias, além das actuais, vai ajudar os astrónomos à medida que continuam a vasculhar o jardim cósmico em busca das sementes de buracos negros e galáxias como a nossa.

Astronomia On-line
4 de Outubro de 2019

 

2752: O misterioso Planeta X pode ser um buraco negro do tamanho de uma bola de bowling

CIÊNCIA

Kevin Gill / Flickr

O misterioso Planeta X pode ser um buraco negro de massa planetária, sugere um novo estudo teórico conduzido por Jakub Scholtz e James Unwin, cientistas dos Estados Unidos e o Reino Unido, respectivamente.

Segundo defendem estes, que disponibilizaram os resultados em pré-publicação no arXiv, o objecto cósmico, também conhecido como Planeta 9, pode ser um buraco negro, que absorve a matéria que o rodeia.

No entender de Scholtz e Unwin, a existência de um buraco negro primordial pode explicar as órbitas anómalas observadas nos objectos neptunianos, que foram atribuídas a um possível nono planeta a orbitar o Sol, escreve a Europa Press.

Enquanto outros estudos atribuem estas anomalias à presença de um objecto desconhecido com várias vezes a massa da Terra, estes cientistas sugerem agora como alternativa a presença de buracos negros primordiais criados no início do Universo.

Os especialistas procuram agora provar a sua teoria recorrendo a dados do telescópio espacial de raios gama Fermi, desenhado para estudar fontes de raios gama no Universo.

“Quando começamos a pensar em objectos mais exóticos, como buracos negros primordiais, pensamos de forma diferente. Nós defendemos que, ao invés de apenas procurá-lo em luz visível, talvez valha a pena procurá-lo em raios gama, ou raios cósmicos”, disse o cientista James Unwin, em declarações ao portal Gizmodo.

A Russia Today recorda ainda que, na nova investigação, os cientistas estão a levar em conta a massa calculada do Planeta X. Tendo em conta que esta seria dez vezes a massa da Terra, um buraco negro correspondente seria tão denso que poderia ser do tamanho de uma bola de bowling.

A existência do Planeta X, que os cientistas acreditam ser gigante e gélido, foi prevista pela primeira vez no trabalho de Konstantin Batygin e Mike Brown em Janeiro de 2016. As suas propriedades físicas e químicas devem ser semelhantes às de Úrano e Neptuno e o misterioso mundo deverá ter um longo período de órbita: 15.000 anos.

Há cientistas que sustentam ainda que o “novo” membro do Sistema Solar possa ser também responsável pela inclinação incomum do Sol.

Os confins do Sistema Solar podem esconder algo mais do que o Planeta X

Para lá do Sistema Solar, depois da órbita de Neptuno, há algo a acontecer. Objectos orbitam de forma excêntrica e…

ZAP //

Por ZAP
2 Outubro, 2019

 

2744: Simulação da NASA demonstra força gravitacional de um buraco negro

CIÊNCIA

NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

Depois de revelar a primeira fotografia de um buraco negro, a NASA decidiu partilhar uma simulação para demonstrar a força gravitacional deste fenómeno.

A primeira fotografia alguma vez registada de um buraco negro é uma imagem marcante, mas não nos permite ter a ideia do que realmente ocorre num buraco negro. Para colmatar essa falha, a NASA resolveu criar uma simulação, na qual é possível visualizar o fenómeno.

Segundo a Sputnik News, a simulação foi criada pelo Centro de Voo Espacial Goddard, da agência espacial norte-americana, através de um software. Esta simulação tem como objectivo demonstrar a força gravitacional de um buraco negro, onde nem mesmo a luz consegue escapar.

A gravidade extrema própria de um buraco negro distorce a luz emitida por diferentes regiões do disco de acumulação, produzindo a aparência deformada que conseguimos ver na simulação. À medida que os campos magnéticos giram através do gás agitado, foram-se nós brilhantes que se dissipam constantemente no disco.

Mais próximo do buraco negro, o gás orbita quase à velocidade da luz, enquanto as partes externas giram um pouco mais devagar. Esta diferença distorce os nós brilhantes, produzindo faixas claras e escuras no disco.

Quando visto de lado, o disco parece mais brilhante à esquerda do que à direita. isto explica-se pelo facto de o gás brilhante do lado esquerdo do disco se mover na nossa direcção, a uma velocidade tão rápida que os efeitos da relatividade de Einstein aumentam o brilho. Pelo contrário, no lado direito da simulação, o gás afasta-se de nós, pelo que nos dá a sensação de que é um pouco mais fraco.

Esta assimetria, segundo a NASA, desaparece quando vemos o disco completamente de frente, porque, desta perspectiva, nenhuma material se move ao longo da nossa linha de visão.

Vídeos e simulações ajudam-se a visualizar o que Einstein queria dizer quando afirmou que a gravidade distorce o tecido do espaço e do tempo”, explicou Jeremy Schnittman, um dos responsáveis pela simulação. “Até há pouco tempo, estas simulações eram limitadas à nossa imaginações. Nunca pensei que seria possível ver um buraco negro real”, rematou.

ZAP //

Por ZAP
1 Outubro, 2019

 

O momento em que um buraco negro “come” uma estrela do tamanho do Sol

CIÊNCIA

Foto: DR

O telescópio espacial Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), da NASA, captou o momento em que um buraco negro consumiu uma estrela do tamanho do Sol.

De acordo com a NASA, o evento aconteceu quando as forças gravitacionais do buraco negro dominaram a gravidade da estrela, levando a que esta se despedaçasse. O fenómeno, conhecido como “perturbações da maré”, é raro e muito difícil de ser observado, acontecendo apenas a cada 10 mil anos.

@NASA
What happens when a star strays too close to a black hole? Intense tides break it apart into a stream of gas. @NASA_TESS helped produce the most detailed look yet at the beginning of this cataclysmic phenomenon. Visualize how it unfolded: https://go.nasa.gov/2mYhMsE #BlackHoleWeek

O buraco negro, de acordo com o artigo publicado na revista científica “The Astrophysical Journal”, possui seis milhões de vezes a massa do Sol. Encontra-se localizado no meio da constelação Volans, conhecida como Peixe Voador, está a 375 milhões de anos-luz da Terra.

“Tivemos a oportunidade de ver exactamente quando começou a brilhar. Isso nunca tinha acontecido antes”, explicou Thomas Holoien, um dos cientistas responsável pelo estudo.

Os cientistas explicam que, neste tipo de situações, parte do material da estrela que acaba por ser engolido pelo buraco negro forma um disco de gás quente e brilhante.

“Apenas alguns foram descobertos antes de atingirem o pico de brilho, e este foi encontrado apenas alguns dias depois de começar a brilhar mais intensamente”, disse Thomas Holoien.

As imagens do buraco negro, apresentadas pelos cientistas, são ilustrações. Os equipamentos usados nesta pesquisa captam dados, com as frequências de ondas, que depois são convertidos em modelos gráficos.

Jornal de Notícias
29/09/2019

 

2728: O QUE ACONTECERIA DE DOIS BURACOS NEGROS COLIDISSEM?

INTERESSANTE

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2718: Encontrados três buracos negros em rota de colisão

CIÊNCIA

Um trio de buracos negros localizados a mil milhões de anos-luz da Terra.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade George Mason/R. Pfeifle et al.; ótico – SDSS & NASA/STScI

Os astrónomos descobriram três buracos negros gigantes numa colisão titânica de três galáxias. O sistema invulgar foi capturado por vários observatórios, incluindo três telescópios espaciais da NASA.

“Estávamos na altura apenas à procura de pares de buracos negros e, ainda assim, através da nossa técnica de selecção, deparámo-nos com este sistema incrível,” disse Ryan Pfeifle, da Universidade George Mason, em Fairfax, no estado norte-americano da Virgínia, primeiro autor de um novo artigo publicado na revista The Astrophysical Journal que descreve estes resultados. “Esta é a evidência mais forte já encontrada de um sistema triplo de buracos negros super-massivos activos.”

O sistema é conhecido como SDSS J084905.51+111447.2 (ou, abreviando, SDSS J0849+1114) e está localizado a mil milhões de anos-luz da Terra.

Para descobrir este grupo raro, os investigadores precisaram de combinar dados de telescópios no solo e no espaço. Primeiro, o telescópio SDSS (Sloan Digital Sky Survey), que varre grandes faixas do céu no visível, situado no estado norte-americano do Novo México, fotografou SDSS J0849+1114. Com a ajuda de cientistas cidadãos que participam num projecto chamado Galaxy Zoo, foi rotulado como um sistema de galáxias em colisão.

Então, dados da missão WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA revelaram que o sistema brilhava intensamente no infravermelho durante uma fase na fusão galáctica em que se espera que mais do que um dos buracos negros estivesse a alimentar-se rapidamente. Para acompanhar estas pistas, os astrónomos voltaram-se para o Chandra e para o LBT (Large Binocular Telescope) no Arizona.

Os dados do Chandra revelaram fontes de raios-X – um sinal revelador de material a ser consumido pelos buracos negros – nos centros brilhantes de cada galáxia em fusão, exactamente onde os cientistas esperam que os buracos negros super-massivos residam. O Chandra e o NusTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA também encontraram evidências de grandes quantidades de gás e poeira em torno de um dos buracos negros, típico de um sistema de buracos negros em fusão.

Entretanto, dados no visível do SDSS e do LBT mostraram assinaturas espectrais características de material sendo consumido pelos três buracos negros super-massivos.

“Os espectros ópticos contêm muitas informações sobre uma galáxia”, disse a co-autora Christina Manzano-King da Universidade da Califórnia, em Riverside. “São usados frequentemente para identificar buracos negros super-massivos em acreção activa e podem reflectir o impacto que têm nas galáxias que habitam.”

Uma das razões pelas quais é difícil encontrar um trio de buracos negros super-massivos é que provavelmente estão envoltos em gás e poeira, bloqueando grande parte da sua luz. As imagens infravermelhas do WISE, os espectros infravermelhos do LBT e as imagens de raios-X do Chandra ignoram este problema, porque a luz infravermelha e os raios-X penetram nuvens de gás com muito mais facilidade do que a luz óptica.

“Com a utilização destes importantes observatórios, descobrimos uma nova maneira de identificar buracos negros super-massivos triplos. Cada telescópio dá-nos uma pista diferente do que está a acontecer nestes sistemas,” disse Pfeifle. “Esperamos ampliar o nosso trabalho para encontrar mais triplos usando a mesma técnica.”

“Os buracos negros duplos e triplos são extremamente raros,” disse Shobita Satyapal, também da Universidade George Mason, “mas estes sistemas são na verdade uma consequência natural das fusões galácticas, que pensamos ser como as galáxias crescem e evoluem.”

Três buracos negros super-massivos em fusão comportam-se de maneira diferente de apenas um par. Quando existem três buracos negros em interacção, um par deve fundir-se num buraco negro maior muito mais depressa do que se os dois estivessem sozinhos. Esta pode ser uma solução para um enigma teórico chamado “problema do parsec final”, no qual dois buracos negros super-massivos podem aproximar-se alguns anos-luz um do outro, mas precisariam de uma força extra para se fundirem devido ao excesso de energia que transportam nas suas órbitas. A influência de um terceiro buraco negro, como em SDSS J0849+1114, poderá finalmente reuni-los.

Simulações de computador mostraram que 16% dos pares de buracos negros super-massivos em galáxias em colisão terão interagido com um terceiro buraco negro super-massivo antes de se fundirem. Tais fusões terão produzido ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Estas ondas terão frequências mais baixas do que o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF e o detector europeu de ondas gravitacionais Virgo podem detectar. No entanto, podem ser detectáveis com observações rádio de pulsares, bem como com observatórios espaciais futuros, como o LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA, que detectará buracos negros com até um milhão de massas solares.

Astronomia On-line
27 de Setembro de 2019

 

2691: Alguns planetas podem orbitar um buraco negro super-massivo em vez de uma estrela

CIÊNCIA

NASA Goddard

Estamos habituados à ideia de que um planeta orbita estrelas. No entanto, estes corpos celestes podem também existir em torno de buracos negros super-massivos.

Os cientistas já haviam adoptado a ideia de que há planetas a orbitar buracos negros mais pequenos, mas nada se sabe sobre a possibilidade de estes corpos espaciais orbitarem buracos negros super-massivos. Keiichi Wada, da Universidade de Kagoshima, no Japão, decidiu aplicar modelos de formação planetária para ver se esta hipótese pode ser real.

“Este é o primeiro estudo que afirma a possibilidade de formação” directa “de objectos semelhantes a planetas que não estão associados a estrelas, mas sim a buracos negros super-massivos”, afirmou a cientista, citada pelo New Scientist.

Os cientistas desconfiam que a formação de planetas começa com um disco de poeira e gás em torno de uma estrela. Gradualmente, este material agrupa-se e a gravidade atrai ainda mais material, construindo assim um planeta.

Wada e a sua equipa analisaram de que forma os discos conhecidos por cercar buracos negros super-massivos se comportariam e mostraram que este processo, muito semelhante ao da formação planetária, pode mesmo acontecer. “Basicamente, trata-se do mesmo processo que a formação de planetas normais ao redor das estrelas”, resume Wada.

Graças à sua enorme massa e força gravitacional, os buracos negros super-massivos distorcem o tempo espacial de maneiras estranhas. No entanto, os planetas em órbita podem não sentir efeitos estranhos, como a dilatação do tempo. Wada diz que, provavelmente, estes planetas orbitariam a uma grande distância – entre 10 e 30 anos-luz -, onde os efeitos extremos da relatividade geral seriam “desprezíveis”.

Os sistemas planetários em torno de um buraco negro super-massivo podem não ser como os sistemas estelares. “A quantidade de poeira é enorme”, o que significa que a massa dos planetas seria muito grande – cerca de 10 vezes mais massivos do que a Terra. Além disso, poderia haver até 10.000 planetas em torno de um único buraco negro. O artigo científico da equipa foi publicado no arXiv.org.

Sean Raymond, da Universidade de Bordeaux, diz que a lógica da equipa da universidade japonesa é plausível. Ainda assim, o cientista afirma que pode ser possível que os planetas se aproximem de um buraco negro super-massivo e existam em números ainda maiores.

Teoricamente, é possível que milhões de planetas orbitem um buraco negro super-massivo, mas isso exige que muitas coisas sejam perfeitas”, afirmou.

Detectar directamente estes planetas seria muito difícil por causa das vastas distâncias envolvidas. Ainda assim, através da astronomia infravermelha, pode ser possível observar o disco proto-planetário e, desta forma, conseguir provas indirectas de que planetas orbitam em torno de buracos negros super-massivos.

ZAP //

Por ZAP
23 Setembro, 2019

 

2653: Buraco negro no centro da nossa Galáxia parece estar ficando mais faminto

CIÊNCIA

Renderização de uma estrela chamada S0-2 orbitando o buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Não caiu no buraco negro, mas a sua passagem próxima pode ser uma razão para o cada vez maior apetite do buraco negro.
Crédito: Nicolle Fuller/NSF

O enorme buraco negro no centro da nossa Galáxia está a ter uma refeição extraordinariamente grande de gás e poeira interestelar, e os investigadores ainda não entendem porquê.

“Nunca vimos algo assim durante os 24 anos em que temos vindo a estudar o buraco negro super-massivo,” disse Andrea Ghez, professora de física e astronomia da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles) e co-autora da investigação. “Geralmente, é um buraco negro muito calmo e fraco sob dieta. Não sabemos o que está a motivar este grande banquete.”

O artigo sobre o estudo, liderado pelo Grupo do Centro Galáctico da UCLA, que Ghez lidera, foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Os cientistas analisaram mais de 13.000 observações do buraco negro recolhidas durante 133 noites desde 2003. As imagens foram obtidas pelo Observatório W. M. Keck no Hawaii e pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile. A equipa descobriu que, no dia 13 de maio, a área logo do lado de fora do “ponto de não-retorno” do buraco negro (assim chamado porque quando a matéria entra, nunca poderá escapar) era duas vezes mais brilhante do que a observação mais brilhante seguinte.

Eles também observaram grandes mudanças noutras duas noites este ano; todas estas três mudanças foram “sem precedentes”, disse Ghez.

O brilho observado pelos cientistas é provocado pela radiação do gás e poeira que caem no buraco negro; as descobertas levaram-nos a perguntar se este foi um evento singular extraordinário ou um percursor do aumento significativo de actividade.

“A grande questão é se o buraco negro está a entrar numa nova fase – por exemplo, se a ‘torneira’ foi aberta e o ritmo de queda do gás para o buraco negro aumentou por um longo período – ou se acabámos de ver os fogos-de-artifícios de algumas ‘gotas’ invulgares de gás,” disse Mark Morris, professor de física e astronomia da UCLA e co-autor sénior do artigo.

A equipa continuou a observar a área e tentará resolver esta questão com base no que veem em novas imagens.

 

“Queremos saber como é que os buracos negros crescem e como afectam a evolução das galáxias e do Universo,” acrescentou Ghez. “Queremos saber por que razão o buraco negro super-massivo fica mais brilhante e como fica mais brilhante.”

Os novos achados têm por base observações do buraco negro – chamado Sagitário A* ou Sgr A* – durante quatro noites em Abril e Maio no Observatório Keck. O brilho em torno do buraco negro varia sempre um pouco, mas os cientistas ficaram impressionados com as variações extremas de brilho durante esse período de tempo, incluindo com as suas observações no dia 13 de maio.

“Na primeira imagem que vi naquela noite, o buraco negro estava tão brilhante que inicialmente o confundi com a estrela S0-2, porque nunca tinha visto Sagitário A* tão brilhante,” disse Tuan Do, o autor principal do estudo. “Mas rapidamente ficou claro que a fonte tinha que ser o buraco negro, o que foi realmente emocionante.”

Uma hipótese sobre o aumento de actividade é que, quando uma estrela chamada S0-2 se aproximou mais do buraco negro durante o verão de 2018, lançou uma grande quantidade de gás que atingiu este ano o buraco negro.

Outra possibilidade envolve um objecto bizarro conhecido como G2, que provavelmente é um par de estrelas binárias, que se aproximou mais do buraco negro em 2014. É possível que o buraco negro possa ter arrancado a camada externa de G2, disse Ghez, o que poderia ajudar a explicar o aumento de brilho do lado de fora do buraco negro.

Morris disse que outra possibilidade é que o brilho corresponde ao desaparecimento de grandes asteróides atraídos para o buraco negro.

Nenhum perigo para a Terra

O buraco negro está a cerca de 26.000 anos-luz de distância e não representa perigo para o nosso planeta. Do disse que a radiação teria que ser 10 mil milhões de vezes mais forte do que a radiação que os astrónomos detectaram para afectar a vida na Terra.

A revista The Astrophysical Journal Letters também publicou um segundo artigo dos investigadores, descrevendo a técnica que lhes permitiu extrair e usar informações muito fracas de 24 anos de dados que registaram perto do buraco negro.

A equipa de Ghez relatou, dia 25 de Julho na revista Science, o teste mais compreensivo da icónica teoria geral da relatividade de Einstein, perto do buraco negro. A sua conclusão de que a teoria de Einstein passou no teste e que está correta, pelo menos por agora, foi baseada no estudo de S0-2, durante uma órbita completa em torno do buraco negro.

A equipa de Ghez estuda mais de 3000 estrelas que orbitam o buraco negro super-massivo. Desde 2004 que os cientistas usam uma técnica poderosa que Ghez ajudou a desenvolver, chamada óptica adaptativa, que corrige os efeitos de distorção da atmosfera da Terra em tempo real. A técnica descrita no segundo artigo permitiu que os cientistas melhorassem os dados da década anterior ao início da utilização da óptica adaptativa. A reanálise desses dados ajudou a equipa a concluir que não via este nível de brilho próximo do buraco negro há 24 anos.

“Foi como fazer uma cirurgia LASIK nas nossas primeiras imagens,” afirmou Ghez. “Recolhemos os dados para responder a uma pergunta e, acidentalmente, revelámos outras descobertas científicas empolgantes que não prevíamos.”

Astronomia On-line
17 de Setembro de 2019

 

2651: Astrónomos ouviram o “toque” de um buraco negro recém-nascido pela primeira vez

CIÊNCIA

(dr) The SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) Project
Quando dois buracos negros colidem, formam-se ondas gravitacionais no próprio espaço

Uma equipa de cientistas ouviu o “toque” de um buraco negro recém-nascido pela primeira vez, tendo conseguido testar directamente o teorema da calvície.

Quando tocamos um sino com um martelo, este continua a tocar algum tempo depois, à medida que o metal continua a vibrar. No caso dos buracos negros, parece que quando um toca noutro algo semelhante acontece embora, em vez de ondas sonoras, o recém-formado buraco negro envia ondas gravitacionais que se propagam pelo Universo.

Essas ondas gravitacionais são como um acorde. Agora, segundo o Science Alert, uma equipa de astrónomos descobriu como tocar notas individuais neste acorde, isto é, as frequências nas ondas gravitacionais — e, pela primeira vez, detectou duas delas.

De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, é possível medir a massa e o movimento giratório de um buraco negro. Agora, estes cientistas inferiram que essas são as únicas propriedades detectáveis de um buraco negro, apoiando o teorema da calvície (que defende que os buracos negros só podem ser caracterizados por massa e rotação, sendo que todas as outras propriedades são “cabelo”).

“Todos esperamos que a relatividade geral esteja correta, mas esta é a primeira vez que a confirmamos desta maneira”, afirma o físico Maximiliano Isi, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial Kavli do MIT, cujo estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

“Esta é a primeira medida experimental que consegue testar directamente o teorema da calvície. Isto não significa que os buracos negros não poderiam ter ‘cabelo’. Significa a imagem de buracos negros sem ‘cabelo’ que vivem por mais um dia”, acrescenta.

A colisão em questão foi a primeira já detectada — GW 150914 — em Setembro de 2015. Os cientistas traduziram as ondas gravitacionais em ondas sonoras, produzindo um sinal chirp:

 

Assim como os dois buracos negros se fundem em apenas um, há um período muito breve em que o novo buraco negro oscila, emitindo ondas gravitacionais mais fracas. Isto é chamado de ringdown, tendo os cientistas assumido que seria muito débil detectar ou analisar depois do pico da onda gravitacional no momento da colisão.

Anteriormente, o astrofísico Matthew Giesler e os seus colegas, da Caltech, nos EUA, determinaram, através de simulações, que logo após o pico da onda gravitacional, o período de ringdown incluía uma cacofonia de “conotações” — tons altos e de curta duração. Ao analisar um chirp de colisão no contexto de conotações, a equipa pôde isolar um toque de “assinatura” do novo buraco negro.

Isi e o resto da equipa pegaram neste trabalho e aplicaram-no ao GW 150914, concentrando-se no momento logo após o pico do chirp, tendo sido capazes de isolar o toque de “assinatura” — mesmo identificando dois tons distintos, correspondentes a frequências vibracionais distintas do novo buraco negro.

“Este foi um resultado surpreendente. A sabedoria convencional era que, quando o buraco negro remanescente se acalmasse para que qualquer tom pudesse ser detectado, as conotações decairiam quase completamente. “Em vez disso, verifica-se que as conotações são detectáveis antes que o som principal se torne visível”, explica o astrofísico teórico Saul Teukolsky, da Universidade de Cornell, também nos EUA.

A massa e a rotação calculadas a partir do tom e decaimento dos tons combinavam com as medições anteriores dessas duas propriedades, demonstrando que a detecção das conotações do ringdown de um buraco negro podem ser realizadas actualmente, com métodos actuais (o que significa que a tecnologia futura pode ser ainda maior).

ZAP //

Por ZAP
17 Setembro, 2019

 

2641: Astrónomos viram “bolhas” gigantes no buraco negro da Via Láctea

CIÊNCIA

(dr) Mark A. Garlick
O buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea é a origem plausível dos protões PeV

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu um dos maiores fenómenos já observados no centro da Via Láctea: duas “bolhas” gigantes, emissoras de ondas de rádio, acima e abaixo da região central da nossa galáxia.

Segundo o CanalTech, esta foi a grande descoberta do telescópio sul-africano MeerKAT, inaugurado há pouco mais de um ano. Estes objectos espaciais estendem-se numa distância de 1.400 anos-luz, que corresponde a cerca de 5% da distância entre o Sistema Solar e o centro da galáxia.

Dentro destas bolhas, os electrões movem-se e produzem ondas de rádio à medida que são acelerados por campos magnéticos. Os cientistas, que publicaram recentemente o artigo científico na Nature, mostraram que este fenómeno é resultado de uma explosão perto do buraco negro super-massivo da Via Láctea – Sagittarius A* – algo que terá acontecido há alguns milhões de anos, produzindo grandes quantidades de energia.

Os astrónomos acreditam que a explosão terá sido causada pelo Sagittarius A*, quando passou por um período intenso de consumo de matéria. Outra explicação apontada seria a formação quase simultânea e a subsequente morte de cerca de 100 grandes estrelas.

Oliver Pfuhl, astrónomo do Observatório Europeu do Sul, em Garching, na Alemanha, considera que tanto a explosão de estrelas como a actividade do buraco negro podem ser a explicação destas bolhas gigantes. “É particularmente intrigante relacionar as bolhas de rádio com este evento de formação estelar.”

Heywood, autor principal do estudo, explicou que “o centro da Via Láctea é relativamente calmo quando comparado com outras galáxias com buracos negros centrais muito activos”. Ainda assim, o buraco negro central da nossa galáxia pode-se tornar activo, explodindo à medida que devora aglomerados maciços de poeira e gás.

Isto significa que, num desses períodos incomuns, Sagittarius A* desencadeou enormes explosões que resultaram nestas estruturas emissoras de ondas de rádio nunca antes observadas.

Além de ser um grande passo na astronomia, esta descoberta pode ainda ajudar a resolver outro grande mistério: a origem dos electrões necessários para gerar a emissão de ondas de rádio de intrigantes filamentos magnetizados – estruturas semelhantes a fios que não são vistas noutro lugar, excepto no centro galáctico.

“Quase todos os filamentos estão confinados pelas bolhas de rádio”, segundo outro autor do estudo, Farhad Yusef-Zadeh, da Northwestern University.

As gigantes bolhas da nossa galáxia foram descobertas por acaso, com a ajuda do radiotelescópio MeerKAT, quando os cientistas criaram uma imagem do centro galáctico para comemorar a inauguração do observatório. O MeerKAT é um conjunto de 64 antenas de rádio, cada uma com 13,5 metros de diâmetro, localizado num local remoto do Cabo Setentorial.

ZAP //

Por ZAP
15 Setembro, 2019

 

2633: Há um buraco negro super-massivo a fazer três refeições por dia

CIÊNCIA

NASA / CXO / CSIC-INTA / G.MINIUTTI ET AL.; DSS
Imagens raio-X do brilho em torno do buraco negro da galáxia GSN 069

No centro da galáxia GSN 069 mora um buraco negro super-massivo que está a consumir grandes quantidades de material num horário regular, a cada nove horas.

Os cientistas já tinham observado dois buracos negros de “massa estelar”, isto é, que pesam aproximadamente 10 vezes a massa do Sol. No entanto, nunca tinham detectado este tipo de comportamento num buraco negro super-massivo.

O buraco negro mora bem no centro da galáxia GSN 069, a 250 milhões de anos-luz da Terra, e contém cerca de 400.000 vezes a massa do Sol. Os cientistas usaram os telescópios espaciais Chandra (NASA) e XMM-Newton (ESA) para concluir que este buraco negro consome, aproximadamente, quatro luas (semelhantes à da Terra) três vezes por dia.

Giovanni Miniutti, do Centro de Astrobiologia da ESA, adiantou em comunicado que o “buraco negro segue um plano nutricional como nunca vimos antes”. “Este comportamento é tão sem precedentes que tivemos de cunhar uma nova expressão para o descrever: erupções quase periódicas de raios-X.”

“Combinando dados dos dois observatórios de raios-X, seguimos as explosões periódicas durante, pelo menos, 54 dias”, explicou Richard Saxton, do Centro Europeu de Astronomia Espacial de Madrid, em Espanha. “Este acompanhamento deu-nos uma oportunidade única de testemunhar o fluxo de matéria num buraco negro super-massivo que acelera e desacelera repetidamente”.

Durante as explosões, a emissão de raios-X torna-se 20 vezes mais brilhante do que durante os momentos de silêncio. A temperatura do gás que cai no buraco negro também aumenta, de meio milhão de graus Celsius durante períodos de silêncio para, aproximadamente, 1,3 milhões durante explosões.

Segundo o Europa Press, os cientistas acreditam que a origem da emissão de raios-X “é uma estrela que o buraco negro quebrou parcial ou completamente e que consume lentamente”, adiantou Margherita Giustini, também do Centro de Astrobiologia da ESA.

“Quanto às repetidas explosões, a história é completamente diferente, cuja origem precisa de ser estudada com novos dados e novos modelos teóricos”.

ZAP //

Por ZAP
14 Setembro, 2019

 

2630: Flashes periódicos e inesperados podem lançar luz sobre a acreção de buracos negros

CIÊNCIA

Uma visão de raios-X do buraco negro activo no núcleo da galáxia distante GSN 069, a cerca de 250 milhões de anos-luz de distância, com base em dados do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA. A parte superior da animação mostra as observações reais e o gráfico na parte inferior mostra variações no brilho dos raios-X da fonte em relação ao seu nível “inactivo”.
Esta animação é baseada em quase 40 horas de observações desta fonte, que passa por erupções nunca antes vistas – de nome “erupções quase periódicas”, ou EQPs – a cada nove horas. A sequência foi acelerada para fins de ilustração; cada quadro corresponde a cerca de 3 minutos de tempo real de exposição do XMM-Newton.
Estas erupções foram detectadas pela primeira vez no dia 24 de Dezembro de 2018, quando a fonte aumentou repentinamente de brilho por um factor de 100, e depois voltou aos seus níveis normais numa hora, só para “reacender” novamente nove horas depois.
Embora nunca antes observados, os cientistas pensam que erupções quase periódicas como estas podem ser na realidade comuns no Universo.
Crédito: ESA/XMM-Newton; G. Miniutti & M. Giustini (CAB, CSIC-INTA, Espanha)

O telescópio espacial de raios-X da ESA, XMM-Newton, detectou explosões periódicas nunca antes vistas de radiação de raios-X provenientes de uma galáxia distante que poderão ajudar a explicar alguns comportamentos enigmáticos de buracos negros activos.

O XMM-Newton, o mais poderoso observatório de raios-X, descobriu alguns flashes misteriosos do buraco negro activo no núcleo da galáxia GSN 069, a cerca de 250 milhões de anos-luz de distância. No dia 24 de Dezembro de 2018, a fonte aumentou repentinamente de brilho por um factor de 100, e depois voltou aos seus níveis normais numa hora, só para “reacender” novamente nove horas depois.

“Foi completamente inesperado,” diz Giovanni Miniutti, do Centro de Astrobiologia de Madrid, Espanha, autor principal de um novo artigo publicado anteontem na revista Nature.

“Os buracos negros gigantes piscam regularmente como uma vela, mas as mudanças rápidas e repetidas observadas em GSN 069 a partir do mês de Dezembro são algo completamente novo.”

Outras observações, realizadas com o XMM-Newton bem como com o Observatório de raios-X Chandra da NASA nos meses seguintes, confirmaram que o buraco negro distante ainda mantinha o ritmo, emitindo rajadas quase periódicas de raios-X a cada nove horas. Os investigadores estão a chamar o novo fenómeno de “erupções quase periódicas,” ou EQPs.

“A emissão de raios-X vem de material que está a ser acretado no buraco negro e aquecido no processo,” explica Giovanni.

“Existem vários mecanismos no disco de acreção que podem dar origem a este tipo de sinal quase periódico, potencialmente ligado a instabilidades no fluxo de acreção próximo do buraco negro central.

“Alternativamente, as erupções podem ser devidas à interacção do material do disco com um segundo corpo – outro buraco negro ou talvez o remanescente de uma estrela anteriormente perturbada pelo buraco negro.”

Embora nunca antes observados, Giovanni e colegas pensam que surtos periódicos como estes podem ser na realidade comuns no Universo.

É possível que o fenómeno não tenha sido identificado antes, porque a maioria dos buracos negros nos núcleos de galáxias distantes, com massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, são muito maiores do que o buraco negro em GSN 069, que é apenas cerca de 400.000 vezes mais massivo do que o nosso Sol.

Quanto maior e mais massivo o buraco negro, mais lentas as flutuações de brilho que pode exibir, de modo que um típico buraco negro super-massivo entra em erupção não a cada nove horas, mas a cada poucos meses ou anos. Isto tornaria a detecção improvável, pois as observações raramente abrangem períodos de tempo tão longos.

E mais: as EQPs como as encontradas em GSN 069 podem fornecer uma estrutura natural para interpretar alguns padrões intrigantes observados numa fracção significativa de buracos negros activos, cujo brilho parecer variar demasiado depressa para ser facilmente explicado pelos modelos teóricos actuais.

“Conhecemos muitos buracos negros massivos cujo brilho aumenta ou diminui por factores muito elevados em dias ou meses, enquanto esperamos que variem num ritmo muito mais lento,” explica Giovanni.

“Mas se parte desta variabilidade corresponder às fases de subida ou descida de erupções semelhantes às descobertas em GSN 069, então a rápida variabilidade destes sistemas, que parece actualmente inviável, pode ser explicada naturalmente. Novos dados e novos estudos dirão se esta analogia realmente se aplica.”

As erupções quase periódicas avistadas em GSN 069 também podem explicar outra propriedade intrigante observada na emissão de raios-X de quase todos os buracos negros super-massivos brilhantes com acreção: o chamado “excesso suave”.

Consiste na emissão aprimorada a baixas energias de raios-X, e ainda não há consenso sobre o que a provoca, a teoria principal invocando uma nuvem de electrões aquecidos perto do disco de acreção.

Tal como buracos negros semelhantes, o de GSN 069 exibe um excesso de raios-X tão suave durante as explosões, mas não entre as erupções.

“Podemos estar a testemunhar a formação do excesso suave em tempo real, o que poderá esclarecer a sua origem física,” diz o co-autor Richard Saxton da equipa de operações do XMM-Newton no centro de astronomia da ESA na Espanha.

“De momento, não se sabe como a nuvem de electrões é criada, mas estamos a tentar identificar o mecanismo estudando as mudanças no espectro de raios-X de GSN 069 durante as erupções.”

A equipa já está a tentar identificar as propriedades que definem GSN 069, no momento em que as erupções periódicas foram detectadas pela primeira vez, a fim de procurar mais casos de estudo.

“Um dos nossos objectivos imediatos é procurar erupções quase periódicas de raios-X noutras galáxias, para melhor entender a origem física deste novo fenómeno,” acrescenta a co-autora Margherita Giustini do Centro de Astrobiologia de Madrid.

“GSN 069 é uma fonte extremamente fascinante, com potencial para se tornar numa referência no campo da acreção de buracos negros,” diz Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA.

A descoberta não teria sido possível sem as capacidades do XMM-Newton.

“Estas explosões acontecem na parte menos energética da banda de raios-X, onde o XMM-Newton é imbatível. Certamente precisaremos de usar o observatório novamente se quisermos encontrar mais destes tipos de eventos no futuro,” conclui Norbert.

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2019

 

2628: Buraco negro de massa intermédia lança estrela pela Via Láctea

CIÊNCIA

Estrelas jovens e massivas como PG1610+062, no halo galáctico da Via Láctea, vivem longe das regiões de formação estelar da nossa Galáxia. Os astrónomos estão a tentar entender como é que estas “estrelas fugitivas” foram forçadas a sair do seu local de nascimento. Novas observações de PG1610+062 sugerem que um buraco negro de massa intermédia, na Via Láctea, pode ser responsável por expulsar a estrela do seu enxame natal.
Crédito: A. Irrgang, FAU

Uma equipa internacional de astrónomos identificou a origem de uma estrela em fuga a alta velocidade de nome PG 1610+062 e determinou que foi provavelmente ejectada do seu enxame onde nasceu com a ajuda de um buraco negro de massa intermédia.

Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

A fim de restringir a velocidade de rotação projectada de PG 1610+062, a sua velocidade radial, bem como medir com precisão a sua composição química, a equipa precisou de dados espectrais da estrela, mas a sua distância e posição no espaço tornaram o instrumento ESI (Echellette Spectrograph and Imager) do Observatório W. M. Keck a única ferramenta para o trabalho.

“No hemisfério norte, apenas a combinação do Observatório Keck e do ESI nos deu o que precisávamos. A área de recolha do Keck permitiu-nos reunir fotões suficientes para o nosso objecto e o ESI tem exactamente a resolução correta, que é alta o suficiente para resolver todas as características espectrais,” diz o coautor Thomas Kupfer, pós-doutorado do Instituto Kavli para Física Teórica na Universidade da Califórnia em Santa Barbara.

Embora anteriormente considerada uma estrela antiga com metade da massa do Sol, típica do halo galáctico, os dados do Observatório Keck revelaram que PG 1610+062 é na verdade uma estrela surpreendentemente jovem, dez vezes mais massiva, expelida do Disco Galáctico a quase à velocidade de escape da Via Láctea.

Também existem estrelas ainda mais velozes, chamadas estrelas de hiper-velocidade – as primeiras três foram descobertas em 2005. Entre elas está a estrela ímpar US 708, encontrada em observações com o LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do telescópio Keck I; estava a viajar tão depressa que escapou à atracção gravitacional da Via Láctea. Para atingir estas velocidades, é necessário um evento de expulsão extremamente dramático.

Simulações realizadas em 1988 sugeriram que um buraco negro gigante com 4 milhões de vezes a massa do Sol era capaz de o fazer. Ao interromper um sistema estelar binário, ou seja, engolindo uma estrela e deixando a sua parceira estelar com toda a energia do sistema, ejectando-a muito além da velocidade de escape da Via Láctea. À falta de outras explicações plausíveis para a formação das estrelas de hiper-velocidade, este cenário foi prontamente aceite como o mecanismo padrão de expulsão, em particular depois que as evidências observacionais da existência de um buraco negro super-massivo no Centro Galáctico se tornaram avassaladoras no início da década de 2000.

Usando as medições de precisão astrométrica da missão Gaia da ESA, PG1610+062 foi rastreada, não para perto do Centro Galáctico, mas para o braço espiral de Sagitário da nossa Galáxia, descartando a ideia de que o buraco negro super-massivo do Centro Galáctico tivesse expelido a estrela.

Ainda mais interessante é a extrema aceleração derivada para PG1610+062, que exclui provavelmente todos os outros cenários alternativos, excepto a interacção com um buraco negro de massa intermédia. Prevê-se que tais objectos existam em enxames estelares jovens nos braços espirais da Via Láctea, mas nenhum foi efectivamente confirmado até ao momento.

“PG1610+062 pode fornecer evidências de que os buracos negros de massa intermédia realmente existem na nossa Galáxia. A ‘corrida’ para os encontrar está em andamento,” diz o autor principal Andreas Irrgang da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberga, Alemanha.

Há muito mais para aprender sobre esta estrela e sobre o seu local de origem. À medida que a missão Gaia prossegue, a precisão vai melhorar e o local de origem será reduzido ainda mais, possivelmente permitindo que os astrónomos procurem o enxame estelar e, finalmente, o buraco negro.

A equipa, que inclui Felix Fürst do Centro Europeu de Astronomia Espacial na Espanha, Stephan Geier do Instituto de Física e Astronomia da Universidade de Potsdam, na Alemanha, e Ulrich Heber da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberga, está actualmente a pesquisar candidatas adicionais semelhantes a PG1610+062 usando o Gaia e outros telescópios. As mais brilhantes e mais próximas podem ser adequadas para rastrear os núcleos dos enxames estelares, o que poderá fornecer evidências de buracos negros de massa intermédia nos seus centros.

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2019

 

2581: Primeira imagem de buraco negro vale prémio de 2,7 milhões de euros

CIÊNCIA

EHT Collaboration
A primeira fotografia de um buraco negro.

A primeira imagem de um buraco negro, revelada em Abril, valeu à equipa de cientistas envolvida no trabalho, incluindo o astrofísico português Hugo Messias, um prémio de três milhões de dólares (2,7 milhões de euros).

O Prémio Breakthrough, atribuído nos Estados Unidos, reconhece o avanço científico de excelência, tendo como patrocinadores Mark Zuckerberg, um dos fundadores do Facebook, e Sergey Brin, ex-presidente da Google.

A equipa internacional de 347 cientistas que obteve a primeira imagem de um buraco negro super-maciço, neste caso a sua silhueta formada por gás quente e luminoso a rodopiar em seu redor, foi premiada na categoria de Física Fundamental.

A entrega do galardão será feita numa cerimónia em 3 de Novembro, na Califórnia, indicou a organização do Prémio Breakthrough no seu portal.

A “fotografia” do buraco negro – localizado no centro da galáxia M87, a 55 milhões de anos-luz da Terra, e com uma massa 6,5 mil milhões de vezes superior à do Sol – foi conseguida graças aos dados recolhidos das observações feitas, no comprimento de onda rádio, com uma rede de oito radiotelescópios espalhados pelo mundo, que funcionaram como um só e com uma resolução sem precedentes.

Einstein estava certo

O “telescópio gigante” foi designado Event Horizon Telescope, tendo o astrofísico português Hugo Messias participado nas observações com um dos radiotelescópios, o ALMA, no Chile.

A imagem dos contornos do buraco negro – o buraco em si, um corpo denso e escuro de onde nem a luz escapa, não se vê – permitiu comprovar mais uma vez a Teoria da Relatividade Geral, de 1915, do físico Albert Einstein, que postula que a presença de buracos negros, os objectos cósmicos mais extremos do Universo, deforma o espaço-tempo e sobreaquece o material em seu redor.

Em declarações em Abril à agência Lusa, o director do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, José Afonso, explicou que na imagem do buraco negro da M87 “há uma zona mais escura” e uma auréola, que corresponde a luz proveniente de material (gás) que está por detrás do buraco negro propriamente dito, sendo que a luz “vem na direcção” de um observador na Terra “devido à deformação do espaço” provocada por esse material.

De acordo com a equipa científica envolvida na observação, a sombra do buraco negro registada é o mais próximo da imagem do buraco negro em si, uma vez que este é totalmente escuro.

Para José Afonso, especialista no estudo de galáxias, a imagem obtida permitirá conhecer melhor a natureza dos buracos negros e perceber como as galáxias se formaram.

Baptizado de Powehi

O buraco negro foi depois baptizado de Powehi. A palavra – que tem raízes em “Kumulipo”, o poema épico da antiga religião havaiana – significa “a obscura fonte embelezada da criação infinita” e foi proposta pelo professor de línguas da Universidade do Havaí em Hilo, nos Estados Unidos, Larry Kimura.

Em comunicado, a instituição explica que o objecto espacial foi baptizado com um nome havaiano porque dois dos telescópios que foram utilizados para a descoberta localizam-se no território deste estado norte-americano.

“Ter o privilégio de dar um nome havaiano à primeira confirmação científica de um buraco negro é muito importante para mim e para a minha linhagem havaiana”, disse Kimura.

ZAP // Lusa

Por ZAP
5 Setembro, 2019

 

2501: Cientistas detectaram um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões

Impressão de artista de um buraco negro prestes a engolir uma estrela de neutrões.
Crédito: Karl Knox, OzGrav

Cientistas dizem ter detectado, pela primeira vez, um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões.

As estrelas de neutrões e os buracos negros são remanescentes super-densos de estrelas mortas.

Na quarta-feira, 14 de Agosto de 2019, instrumentos de ondas gravitacionais nos EUA e na Itália detectaram ondulações no espaço-tempo de um evento cataclísmico que ocorreu a 900 milhões de anos-luz da Terra.

A professora Susan Scott, membro da equipa e da Escola de Física da Universidade Nacional Australiana (ANU, “Australian National University”), disse que esta conquista completou o trio de observações da equipa presente na sua lista original, que inclui a fusão de dois buracos negros e a colisão de duas estrelas de neutrões.

“Há cerca de 900 milhões de anos, este buraco negro comeu uma estrela muito densa, conhecida como estrela de neutrões – possivelmente extinguindo a estrela instantaneamente,” disse Scott, líder do Grupo de Teoria Geral da Relatividade e Análise de Dados, da mesma instituição de ensino, e do Centro ARC de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav).

“O telescópio SkyMapper da ANU respondeu ao alerta de detecção e estudou toda a provável região do espaço onde o evento ocorreu, mas não encontrámos nenhuma confirmação visual.”

Os cientistas ainda estão a analisar os dados para confirmar o tamanho exacto dos dois objectos, mas as descobertas iniciais indicam uma grande probabilidade de um buraco negro ter engolido uma estrela de neutrões. Espera-se que os resultados finais sejam publicados em revistas científicas.

“Os cientistas nunca detectaram um buraco negro menor que cinco massas solares ou uma estrela de neutrões maior que 2,5 vezes a massa do nosso Sol,” acrescentou a professora Scott.

“Com base nesta experiência, estamos muito confiantes de que acabámos de detectar um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões.

“No entanto, existe a pequena mas intrigante possibilidade de que o objecto engolido foi, ao invés, um buraco negro muito leve – muito mais leve do que qualquer outro buraco negro que conhecemos no Universo. Isso seria um prémio de consolação verdadeiramente incrível.”

A ANU é a parceira australiana do LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), o instrumento científico mais sensível já construído e que consiste de detectores duplos nos EUA.

O Observatório Gravitacional Europeu tem um detetor de ondas gravitacionais na Itália, de nome Virgo.

Astronomia On-line
23 de Agosto de 2019

 

2484: Buraco negro apanhado a engolir uma estrela de neutrões

CIÊNCIA

M. Kornmesser / ESO

Um buraco negro que engole uma estrela de neutrões terá sido detectado pela primeira vez devido a ondas gravitacionais, anunciaram esta segunda-feira cientistas.

Segundo a investigadora Susan Scott, da Universidade Nacional da Austrália, que participou no trabalho, o buraco negro “comeu” há 900 milhões de anos uma “estrela muito densa”, conhecida como estrela de neutrões, “possivelmente apagando a estrela de forma imediata”.

O evento, que ocorreu à distância astronómica de 8.550 milhões de biliões de quilómetros da Terra, gerou ondas gravitacionais (ondulações na curvatura espaço-tempo) captadas na quarta-feira.

Da Austrália, o telescópio SkyMapper examinou toda a região do espaço onde o fenómeno poderia ter-se produzido, mas a equipa de astrónomos não obteve nenhuma “confirmação visual”. Apesar das reticências, os primeiros resultados sugerem “a grande possibilidade” de se tratar de um buraco negro a envolver uma estrela de neutrões, o tipo de estrelas mais pequeno e denso do Universo que se conhece.

De acordo com Susan Scott, os cientistas nunca detectaram um buraco negro mais pequeno do que cinco massas solares nem uma estrela de neutrões com mais de 2,5 vezes a massa do Sol. “Com base nesta experiência, estamos muito seguros de que o que acabámos de detectar é um buraco negro a engolir uma estrela de neutrões”, afirmou, citada pela agência noticiosa espanhola Efe.

A investigadora e docente da Universidade Nacional da Austrália ressalvou que “existe a pequena mas intrigante possibilidade” de o corpo celeste engolido ser um buraco negro mais pequeno do que qualquer outro que se conhece, o que, ainda assim, seria “um prémio de consolação incrível”.

Os buracos negros, localizados no centro das galáxias, são regiões do Universo com uma força gravitacional tão grande que nada deixa escapar, nem mesmo a luz. Tanto as estrelas de neutrões como os buracos negros são resquícios muito densos de estrelas mortas, assinala a Universidade Nacional da Austrália em comunicado.

As ondas gravitacionais, detectadas pela primeira vez em 2016, cem anos depois do físico Albert Einstein as ter previsto, acontecem devido a fenómenos de grande violência que geram grandes quantidades de energia, como a explosão de uma estrela ou a colisão de dois buracos negros.

ZAP // Lusa

Por Lusa
20 Agosto, 2019

 

2479: Buraco negro super-massivo poderá “engolir” todo o Universo

CIÊNCIA

tose / Canva

A descoberta recente de um buraco negro super-massivo deu aos astrónomos uma nova perspectiva sobre a força potencial destes objectos celestes. 

Em entrevista ao Express UK, o cientista David Whitehouse afirma que o Universo poderá, num futuro longínquo, vir a ser “engolido” por um buraco negro gigante.

Para sustentar esta afirmação, o astrónomo recordou o buraco negro recém-descoberto por astrónomos da América do Sul, cuja descoberta trouxe novos dados sobre quão grandes estes corpos podem ser. “Este [buraco negro recém-descoberto] é enorme, então talvez possam existir buracos negros ainda maiores“, explicou o cientista, dando conta que estes corpos crescem ao alimentar-se de matéria, gás, estrelas e pó.

Existem várias teorias físicas, segundo Whitehouse, que defendem que, num determinado momento no futuro, um buraco negro pode tornar-se suficientemente grande para absorver cada vez mais estrelas e, eventualmente, poderá “engolir” o Universo.

“Existem teorias que nos indicam que, possivelmente, num futuro muito remoto, tudo acabará num buraco negro, todo o Universo”, opinou Whitehouse.

Por isso, o cientista afirma que é importante investigar estes corpos celeste, uma vez que as suas propriedades físicas únicas permitem que os cientistas tenham uma “perspectiva diferente sobre o Universo e aquilo que este é capaz de criar”.

“Os buracos negros têm diferentes tipos de formas e tamanhos. Existem buracos negros do tamanho de um átomo. Por outro lado, no centro das galáxias, há buracos negros gigantescos que excedem o tamanho do Sol em mil milhões de vezes, são objectos fascinantes”, apontou ainda o cientista.

Os buracos negros são tão densos que criam uma força gravitacional capaz de capturar a luz – nada lhes consegue escapar. Contudo, esta incrível massa também deforma o tempo e o espaço nas suas imediações. De acordo com equações teoréticas, apenas as estrelas que são muito maiores que o Sol podem formar um buraco negro.

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
20 Agosto, 2019

 

2468: O buraco negro que vive no coração da Via Láctea brilha muito mais do que o normal (e ninguém sabe porquê)

CIÊNCIA

ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse

Uma equipa de cientistas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, observou que Sagitário A * (Sgr A *), o buraco negro super-massivo que vive no coração da Via Láctea, brilha 75 vezes mais que o normal.

No novo artigo, cujos resultados foram este mês publicados na revista científica especializada Astrophysical Journal Letters, os cientistas recordam que o buraco negro, com 4 milhões de massas solares, localiza-se a cerca de 26.000 anos luz da Terra.

“Este é um timelapse de imagens de mais de 2,5 horas capturadas em maio pelo observatório W.M. Keck, no Havai, do buraco negro super-massivo Sgr A *. O buraco negro é sempre variável, mas desta vez foi o mais brilhante que vimos até agora no infravermelho”, escreveu o cientista Tuan Do, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, na sua conta de Twitter.

“Provavelmente, brilhou ainda mais antes de começarmos a vê-lo naquela noite”.

Here’s a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night!

“Esta imagem não editada mostra o [buraco negro] Sgr A * mais brilhante observado no infravermelho. A emissão associada com o buraco negro também mudou para um factor de 75 durante aquela noite. Está o Sgr A * a acordar?”, escreveu noutra publicação.

Os cientistas não sabem ainda ao certo o que causou esta mudança no brilho do buraco negro, mas acreditam que o fenómeno seja causado devido a um aumento na quantidade de gás que está a ser devorada pelo buraco negro.

“Esse aumento no brilho e na variabilidade pode indicar um período de aumento da actividade de Sgr A * ou uma mudança no seu estado de acreção”, concluiu o cientista.

ZAP //

Por ZAP
17 Agosto, 2019

 

Descoberto buraco negro “encoberto” no Universo inicial

Dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA revelaram o que poderá ser o mais distante buraco negro “encoberto”.
Crédito: raios-X – NASA/CXO/Pontificia Universidad Católica de Chile/F. Vito; rádio – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); óptico – Pan-STARRS

Os astrónomos descobriram evidências do mais distante buraco negro “encoberto” até à data, usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA. A apenas 6% da idade do Universo, esta é a primeira indicação de um buraco negro escondido por gás numa altura tão precoce na história do cosmos.

Os buracos negros super-massivos, com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, normalmente crescem puxando material de um disco de matéria circundante. O crescimento rápido gera grandes quantidades de radiação numa região muito pequena em redor do buraco negro. Os cientistas chamam “quasar” a esta fonte extremamente brilhante e compacta.

De acordo com as teorias actuais, uma densa nuvem de gás alimenta o material no disco em torno do buraco negro super-massivo durante o seu período de crescimento inicial, que “envolve” ou esconde da nossa observação a maior parte da luz brilhante do quasar. À medida que o buraco negro consome material e se torna mais massivo, o gás na nuvem esgota-se, até que o buraco negro e o seu disco brilhante ficam a descoberto.

“É extraordinariamente desafiador encontrar quasares nesta fase encoberta, porque grande parte da sua radiação é absorvida e não pode ser detectada pelos instrumentos actuais,” disse Fábio Vito da Pontificia Universidad Católica de Chile, em Santiago, Chile, que liderou o estudo. “Graças ao Chandra e à capacidade dos raios-X em penetrarem através da nuvem obscura, pensamos que finalmente conseguimos.”

A nova descoberta surgiu de observações de um quasar chamado PSO167-13, que foi descoberto pela primeira vez pelo Pan-STARRS, um telescópio óptico no Hawaii. Observações ópticas deste e de outros levantamentos detectaram cerca de 200 quasares que já brilhavam intensamente quando o Universo tinha menos de mil milhão de anos, ou cerca de 7% da sua idade actual. Estas pesquisas só foram consideradas eficazes para encontrar buracos negros não cobertos, porque a radiação que detectam é suprimida até por finas nuvens de gás e poeira. Como PSO167-13 fazia parte destas observações, esperava-se que este quasar também estivesse desobstruído.

A equipa de Vito testou esta ideia usando o Chandra para observar PSO167-13 e outros nove quasares descobertos com levantamentos ópticos. Após 16 horas de observações, apenas três fotões de raios-X foram detectados de PSO167-13, todos com energias relativamente altas. Dado que os raios-X de baixa energia são mais facilmente absorvidos do que os de mais alta energia, a explicação provável é que o quasar é altamente obscurecido pelo gás, permitindo que sejam detectados apenas raios-X de alta energia.

“Esta foi uma completa surpresa,” disse o co-autor Niel Brandt da Universidade Estatal da Pensilvânia em University Park, EUA. “Era como se estivéssemos à espera de uma borboleta, mas ao invés víssemos um casulo. Nenhum dos outros nove quasares que observámos estava coberto, que foi o que previmos.”

Uma reviravolta interessante no que toca a PSO167-13 é que a galáxia hospedeira tem uma galáxia companheira, visível nos dados anteriormente obtidos com o ALMA (Atacama Large Millimeter Array) no Chile e com o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Dada a sua pequena separação e o fraco brilho da fonte em raios-X, a equipa não foi capaz de determinar se a recém-descoberta emissão de raios-X está associada com o quasar PSO167-13 ou com a galáxia companheira.

Se os raios-X vierem do quasar conhecido, então os astrónomos precisam de desenvolver uma explicação para o porquê de o quasar parecer altamente obscurecido em raios-X, mas não no visível. Uma possibilidade é que houve um aumento grande e rápido no “disfarce” do quasar durante os três anos que separam as observações ópticas das de raios-X.

Por outro lado, se em vez disso os raios-X tiverem origem na galáxia companheira, então representa a detecção de um novo quasar em íntima proximidade com PSO167-13. Este par de quasares seria o mais distante já detectado.

Em qualquer um destes dois casos, o quasar detectado pelo Chandra seria o quasar encoberto mais distante já visto, 850 milhões de anos após o Big Bang. O recordista anterior foi observado 1,3 mil milhões de anos após o Big Bang.

Os autores planeiam prosseguir com mais observações a fim de aprender mais.

“Com uma observação mais longa do Chandra, podemos obter uma estimativa melhor de quão encoberto está este buraco negro,” disse o co-autor Franz Bauer, também da Pontificia Universidad Católica de Chile e membro associado do Millenium Institute de Astrofísica, “e fazer uma identificação confiante da fonte de raios-X com o quasar conhecido ou com a galáxia companheira.”

Os autores também planeiam procurar mais exemplos de buracos negros altamente obscurecidos.

“Nós suspeitamos que a maioria dos buracos negros super-massivos no Universo inicial está encoberta: é, pois, crucial detectá-los e estudá-los para entender como podem crescer até massas de mil milhões de sóis tão rapidamente,” comentou o co-autor Roberto Gilli do INAF em Bolonha, Itália.

O artigo que descreve estes resultados foi aceite para publicação na revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online.

Astronomia On-line
13 de Agosto de 2019

 

2433: Descoberto buraco negro massivo com 40.000 milhões de vezes a massa do Sol

LIGO
Conceção artística da colisão de dois buracos negros

Um buraco negro massivo com 40.000 milhões de vezes a massa do Sol foi detectado no coração da galáxia elíptica Holmberg 15A, localizada a cerca de 700 milhões de anos-luz do nosso planeta.

O objecto, baptizado de Holm 15A *, é um dos maiores buracos negros até então conhecido, sendo também o maior entre os buracos negros descobertos após o rastreamento das estrelas à sua volta, escreve o portal Science Alert.

Com a descoberta, cujos resultados foram publicados em julho passado no portal arXiv.org, os autores corrigiram cálculos de outros astrofísicos que estimavam com base em observações indirectas a presença de um buraco negro com uma massa 310 maior do que a do Sol também na galáxia Holmberg 15A.

“Usamos modelos axisimétricos Schwarzschild baseados em órbitas para analisar a cinemática estelar de Holm 15A a partir de novas observações espectrais de alta resolução e campo amplo”, escreveram os cientistas no artigo, detalhando que os novos dados foram obtidos graças ao instrumento MUSE, instalado no telescópio Very Large Telescope), localizado no Chile. “Este é o buraco negro mais massivo [já descoberto] com detecção dinâmica directa no Universo local”, acrescentam.

De acordo com o mesmo modelo, o buraco negro está numa zona de fusão de galáxias do tipo primitivo. Contudo, os cientistas esperam levar a cabo novas investigações para terminar com precisão a forma com o corpo massivo se formou.

ZAP //

Por ZAP
12 Agosto, 2019