673: Investigadores descobrem o melhor sinal de um buraco negro raro

 

O observatório XMM-Newton da ESA descobriu aquele que até agora é o melhor candidato para um fenómeno cósmico raro: um buraco negro de massa intermédia (IMBH) no processo de despedaçar e devorar uma estrela próxima.

Dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA (amarelo-branco) e do Observatório de Raios-X Chandra da NASA (roxo). A fonte branco-roxa no canto inferior esquerdo mostra a emissão de raios-X dos restos de uma estrela que foi despedaçada quando caiu em direcção a um buraco negro de massa intermédia. A galáxia hospedeira do buraco negro está localizada no meio da imagem. Créditos: X-ray: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, Optical: NASA/ESA/STScI.

No Universo, há vários tipos de buracos negros: as estrelas massivas, quando morrem, criam buracos negros de massa estelar, por sua vez, as galáxias albergam nos seus centros buracos negros super-massivos, com massas equivalentes a milhões ou milhares de milhões de sóis.

Entre esses dois extremos temos os buracos negros com massa intermédia, mais raros. Pensa-se que eventualmente irão crescer para se tornarem buracos negros super-massivos, e como são especialmente difíceis de detectar, foram até agora encontrados poucos candidatos.

Usando dados de raios-X do Observatório XMM-Newton, da ESA, do Observatório Chandra de Raios-X, da NASA, e do Telescópio de Raios-X Swift, da NASA, uma equipa de investigadores encontrou um raro e revelador sinal de actividade, mais precisamente, um enorme clarão de radiação, nos limites de uma galáxia distante, lançado quando uma estrela passou muito perto de um buraco negro e foi devorada.

“Isso é incrivelmente estimulante: este tipo de buraco negro nunca tinha sido visto de uma forma tão clara”, disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, EUA. “Tinham sido encontrados alguns candidatos, mas no geral são extremamente raros e muito procurados. Este é o melhor candidato a buraco negro de massa intermédia observado até agora.”

Pensa-se que este tipo de buraco negro se pode formar de várias maneiras. Um dos cenários de formação é a rápida fusão de estrelas massivas que se encontram em enxames estelares densos, o que torna os centros destes enxames nos melhores lugares para procurar este tipo de buracos negros. No entanto, no momento da formação, estas áreas tendem a estar desprovidas de gás, ficando os novos buracos negros sem material para consumir e, consequentemente, emitindo pouca radiação – o que os torna extremamente difíceis de detectar.

“Um dos poucos métodos que podemos usar para tentar encontrar um buraco negro de massa intermédia é esperar que uma estrela passe perto dele e comece a ser despedaçada – isto abre novamente o apetite do buraco negro levando-o a emitir um clarão que podemos observar,” acrescentou Lin. “Este tipo de evento só tinha antes sido visto claramente no centro de uma galáxia, não nos limites mais exteriores.”

A fonte de raios-X 3XMM J215022.4-055108, vista pelo XMM-Newton em 2006 (esquerda) e 2009 (direita). Este é o melhor candidato de sempre para um buraco negro de massa intermédia no processo de despedaçar e devorar uma estrela próxima e durante o qual emitiu uma enorme quantidade de luz. A comparação entre as duas imagens mostra como a explosão de energia libertada pelo poderoso evento diminuiu gradualmente ao longo dos anos. Crédito: ESA.

Lin e a equipa analisaram dados do XMM-Newton até encontrarem o candidato. Identificaram-no em observações, realizadas em 2006 e 2009, de uma grande galáxia situada a cerca de 740 milhões de anos-luz, e ainda em outros dados do Chandra (2006 e 2016) e do Swift (2014).

“Também analisámos imagens da galáxia obtidas por vários outros telescópios, para vermos como era a emissão em termos ópticos”, disse Jay Strader, da Michigan State University, EUA, co-autor do estudo.

“Vimos a fonte a brilhar em duas imagens de 2005 – parecia muito mais azul e brilhante do que era alguns anos antes. Comparando todos os dados, determinámos que a infeliz estrela foi provavelmente despedaçada em Outubro de 2003, e que produziu uma explosão de energia que decaiu ao longo dos 10 anos seguintes.”

Os cientistas acreditam que a estrela foi despedaçada por um buraco negro com uma massa aproximada de cinquenta mil sóis.

Estas explosões desencadeadas por estrelas só muito raramente acontecem para este tipo de buraco negro, pelo que a descoberta sugere que pode haver muitos mais em estado adormecido nas periferias das galáxias do Universo local.

“Este candidato foi descoberto através de uma investigação intensiva no X-ray Source Catalog do XMM-Newton, que está repleto de dados de alta qualidade, cobrindo grandes áreas do céu, essenciais para determinar o tamanho do buraco negro e o que causou a explosão de radiação observada,” disse Norbert Schartel, Cientista do Projecto XMM-Newton, ESA.

“O X-ray Source Catalog do XMM-Newton é atualmente o maior catálogo deste tipo, contendo mais de meio milhão de fontes: há objectos exóticos, como o do nosso estudo, ainda escondidos e à espera de serem descobertos através de análise intensiva de dados,” acrescentou Natalie Webb, diretora do Survey Science Center  do XMM-Newton no Instituto de Pesquisa em Astrofísica e Planetologia (IRAP), em Toulouse, França, co-autora do estudo.

“Sabermos mais sobre estes objectos e os fenómenos a eles associados é fundamental para compreendermos melhor os buracos negros. Os nossos modelos actuais podem ser comparados a um cenário em que uma civilização alienígena observa a Terra e vê os avós a deixarem os netos na pré-escola: podem assumir que existe mais qualquer ligação pelo meio, que se adeqúe ao modelo que têm da duração da vida humana, mas sem observarem essa ligação, não podem ter a certeza. Esta descoberta é incrivelmente importante e mostra que o método que estamos a usar é um bom método,” concluiu Norbert.

Fonte da notícia: Phys.org

Portal do Astrónomo
Teresa Direitinho
19 Junho, 2018

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