Força misteriosa destrói o anel de plasma do buraco negro monstro

  • Vlad Krasen
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Telescópios em todo o mundo viram um flash brilhante aparecer ao redor de um distante buraco negro supermassivo. E então, muito rapidamente, ele se foi.

O buraco negro - o núcleo pesado de uma galáxia chamada 1ES 1927 + 654 - era visível da Terra devido à sua corona, o anel de partículas superaquecidas girando em torno de seu horizonte de eventos ou ponto sem retorno para matéria em queda. Não havia nada de especial nesse estado de coisas; por todo o espaço, os astrônomos podem localizar buracos negros supermassivos graças às suas coroas luminosas. E esta corona estava aninhada dentro de um núcleo galáctico ativo (AGN) aparentemente comum, ou uma região maior de poeira, gás e aglomerados de estrelas.

Mas em março de 2018, a coroa deste buraco negro brilhou rapidamente. A Pesquisa Automatizada All-Sky para Super-Novae (ASSASN), um grupo de 24 telescópios da Ohio State University em todo o mundo projetados para caçar supernovas, obteve um aumento de 40 vezes no brilho.

"Este era um AGN que meio que conhecíamos, mas não era muito especial", disse Erin Kara, física do MIT e principal autora de um artigo sobre o evento, em um comunicado. "Então eles notaram que este AGN comum tornou-se repentinamente brilhante, o que chamou nossa atenção, e começamos a apontar muitos outros telescópios em muitos outros comprimentos de onda para olhar para ele."

Depois que o AGN acendeu, ele escureceu repentinamente. O buraco negro em seu centro - que pode ser melhor visto usando telescópios de raios-X - parecia ficar 10.000 vezes menos brilhante em menos de um ano.

"Esperamos que mudanças de luminosidade tão grandes variem em escalas de tempo de muitos milhares a milhões de anos", disse Kara. Esta região, entretanto, "Mas neste objeto, vimos uma mudança de 10.000 ao longo de um ano, e até mudou por um fator de 100 em oito horas, o que é totalmente inédito e realmente impressionante."

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O escurecimento não durou muito. Após o período inicial de escurecimento de 8 horas, a corona continuou a escurecer durante grande parte do ano seguinte. Então, em um período de apenas alguns meses, o buraco negro iluminou-se novamente. Agora parece quase exatamente como antes da corona brilhar e desaparecer.

Então o que aconteceu?

Os cientistas não têm certeza, mas Kara e seus colegas têm uma teoria.

Identificamos buracos negros principalmente por causa de seus discos de acreção, os anéis de matéria girando em torno deles, dos quais a corona é apenas a parte mais interna e mais rápida.

Os buracos negros se alimentam e crescem bebendo de seus discos de acreção. É difícil para qualquer coisa cair diretamente no horizonte de eventos sem primeiro se separar e perder tempo girando em círculos ao redor dele. (Isso é verdade para qualquer objeto pesado no espaço; é muito mais difícil cair no sol, por exemplo, do que orbita-lo.) Grande parte da matéria em um disco de acreção acaba caindo no buraco negro, mas apenas depois de um longo período circulando o ralo.

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Para que algo saia de um disco de acreção e caia em um buraco negro, os físicos acham que algo tem que empurrar esse objeto. Normalmente, o culpado é a turbulência. Mas se algo pesado, provavelmente uma estrela, colidiu com a coroa de 1ES 1927 + 654, a estrela pode ter se quebrado e perturbado o disco de acreção o suficiente para derrubar a matéria orbital no todo preto de uma vez. Os pesquisadores chamam esse tipo de evento de "interrupção da maré".

Nesse caso, o primeiro clarão brilhante provavelmente teria sido a estrela se abrindo ao atingir a coroa. A enorme gravidade do buraco negro teria superado a gravidade que mantinha a estrela unida, rasgando-a.

A queda abrupta de 8 horas na luminosidade teria sido a interrupção inicial da maré do disco de acreção. Um monte de gás, poeira e plasma que orbitava em círculos organizados antes da chegada da estrela teria caído além do horizonte de eventos de uma só vez - atingido pela colisão com a estrela. E então, o escurecimento adicional ao longo de um período de meses teria sido a matéria restante, empurrada, caindo de uma órbita agora instável.

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Uma estrela rebelde também poderia ter interrompido as linhas do campo magnético ao redor do buraco negro. O campo magnético de um buraco negro pode ajudar a manter uma corona de alta energia - as linhas do campo magnético que mantêm o material giratório de alta energia no lugar ... Uma colisão com uma estrela pode interromper esse campo o suficiente para que a corona se desfaça.

Se foi isso que aconteceu aqui, é um grande negócio.

Existem muitas coisas sobre as coronas de buracos negros que os cientistas não entendem, incluindo a localização das linhas do campo magnético que os mantêm intactos. Mas eles sabem que um buraco negro do tamanho de 1ES 1927 + 654 teria que chegar a cerca de 45 milhões de milhas (75 milhões de quilômetros) da própria singularidade para ser desenhado. Isso não é muito mais longe do que a distância de Mercúrio até o sol.

Se uma estrela interrompeu os campos magnéticos do buraco negro depois de se desfazer a essa distância, isso sugere que a corona e as linhas do campo magnético também estão muito longe do buraco negro. Da Terra, as coronas dos buracos negros estão muito perto de suas singularidades centrais para medir diretamente as distâncias envolvidas. Então isso é um grande negócio.

"Com a ressalva de que este evento aconteceu a partir de uma interrupção de maré estelar, esta seria uma das restrições mais estritas que temos sobre onde a coroa deve existir", disse Kara. "Queremos ficar de olho nele ... Ainda está neste estado de alto fluxo incomum e talvez faça algo maluco de novo, então não queremos perder isso."

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