Uma estrela semelhante ao Sol localizada numa galáxia a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância está sendo gradualmente engolida por um buraco negro. Cada vez que se aproxima de um buraco negro, libertará material equivalente a três massas terrestres.
Uma enorme explosão de raios X detectada por astrónomos da Universidade de Leicester sugere que três vezes a massa da Terra está a arder num buraco negro. Numa galáxia próxima, uma estrela semelhante ao Sol está a ser lentamente devorada por um pequeno e voraz buraco negro, perdendo três massas terrestres de material a cada aproximação.
A descoberta feita por astrónomos da Universidade de Leicester, publicada na revista Nature Astronomy a 7 de setembro, fornece um “elo perdido” na nossa compreensão de como os buracos negros perturbam as estrelas em órbita. Isto sugere que um grande número de estrelas estão sendo devoradas, mas ainda não foram descobertas. A equipe de pesquisa recebeu apoio da Agência Espacial do Reino Unido e do Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas do Reino Unido (STFC).
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Os astrónomos foram acordados por um brilhante flash de raios X que parecia vir do centro da galáxia vizinha 2MASXJ02301709+2836050, a cerca de 500 milhões de anos-luz da Via Láctea. Chamado de Swift J0230, foi descoberto pela primeira vez por cientistas usando uma nova ferramenta desenvolvida no Observatório Neil Gehrels Swift. Eles rapidamente organizaram novas observações do Swift e descobriram que ele não decaía gradualmente como esperado, mas brilhava intensamente por 7 a 10 dias e depois se apagava repentinamente, repetindo esse processo aproximadamente a cada 25 dias.
Imagem óptica de uma galáxia passando por um novo evento, obtida de dados arquivados do PanSTARRS. O objeto de raios X está localizado em algum lugar dentro do círculo branco, aproximadamente do tamanho de uma cabeça de alfinete a 100 metros de distância. Também é mostrada a localização de uma supernova com 2 anos de idade. Fonte: Daniele B. Malesani/PanSTARRS
Conecte as peças que faltam
Comportamento semelhante foi observado nas chamadas explosões quase periódicas e transientes nucleares periódicos, nos quais o material de uma estrela é dilacerado por um buraco negro enquanto orbita perto dele, mas diferem na frequência das explosões e no fato de as explosões ocorrerem principalmente em raios X ou luz óptica. A regularidade da radiação do Swift J0230 está em algum ponto intermediário, sugerindo que é o “elo perdido” entre os dois tipos de explosão.
Usando modelos propostos para ambos os tipos de eventos como guia, os cientistas concluíram que a explosão do Swift J0230 representava uma estrela semelhante em tamanho ao nosso Sol orbitando numa órbita elíptica em torno de um buraco negro de baixa massa no centro da galáxia. À medida que a órbita da estrela se aproxima da poderosa atração gravitacional do buraco negro, material equivalente a três massas terrestres é arrancado da atmosfera da estrela e aquecido à medida que cai no buraco negro. A alta temperatura de cerca de 2 milhões de graus Celsius libera uma grande quantidade de raios X, que foram capturados pela primeira vez pelo satélite Swift.
Imagens de raios X do mesmo local no céu antes (esquerda) e depois (direita) da explosão do Swift J0230. As imagens foram tiradas com o telescópio de raios X a bordo do satélite Swift. Crédito da imagem: Phil Evans (Universidade de Leicester)/NASASwift
Informações de especialistas
O autor principal, Phil Evans, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: “Esta é a primeira vez que vimos uma estrela como o Sol sendo repetidamente dilacerada e engolida por um buraco negro de baixa massa. Este novo sistema fica bem entre essas duas categorias, e quando você analisa os números, você vê que os tipos de objetos envolvidos também se encaixam muito bem."
O Dr. Rob Eyles-Ferris, que trabalha com o Dr. Evans no satélite Swift, concluiu recentemente o seu doutoramento na Universidade de Leicester, que incluiu o estudo da destruição de estrelas por buracos negros. “Na maioria dos sistemas que vimos no passado, a estrela foi completamente destruída”, explicou. "Swift J0230 é uma nova e excitante adição à categoria de estrelas parcialmente destruídas porque nos mostra a verdadeira ligação que foi descoberta entre estas duas classes de objetos, e o nosso novo sistema fornece-nos o elo perdido."
Ilustração do Observatório Neil Gales-Swift. Fonte: NASA
Ansiosa para descobrir mais
Kim Page, da Universidade de Leicester, esteve envolvido na análise de dados deste estudo: "Dado que descobrimos o Swift J0230 poucos meses após o lançamento da nossa nova ferramenta de caça transitória, esperamos que haja muitos mais objetos desse tipo esperando para serem descobertos."
Dr Chris Nixon é um astrofísico teórico que recentemente foi transferido da Universidade de Leicester para a Universidade de Leeds. Ele liderou esforços para explicar teoricamente o evento. Sua pesquisa foi financiada pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia do Reino Unido e pelo Leverhulm Trust.
Eles estimam que o buraco negro tenha cerca de 10.000 a 100.000 vezes a massa do Sol, o que é bastante pequeno para os buracos negros supermassivos normalmente encontrados nos centros das galáxias. Pensa-se que o buraco negro no centro da nossa galáxia tenha uma massa de 4 milhões de massas solares, enquanto a maioria dos buracos negros tem cerca de 100 milhões de massas solares.
Esta é a primeira descoberta usando o novo detector transitório do satélite Swift, que foi desenvolvido pela equipe da Universidade de Leicester e executado em seus computadores. Quando ocorre um evento extremo, ele causa explosões de raios X em áreas do céu que antes eram desprovidas de raios X, que os astrônomos chamam de transientes astronômicos de raios X. Embora estes eventos transitórios anunciem o início de eventos extremos, não são fáceis de detetar, pelo menos não rapidamente, pelo que esta nova ferramenta foi desenvolvida para procurar novos tipos de eventos transitórios em tempo real.
Evans acrescentou: "Este tipo de objeto era praticamente indetectável até que construímos esta nova instalação e rapidamente descobrimos este evento totalmente novo e nunca antes visto. Swift tem quase 20 anos e de repente está descobrindo novos eventos que nunca sabíamos que existiam. Acho que isso mostra que cada vez que você encontra uma nova maneira de olhar para o espaço, você aprende algo novo e descobre que há algo lá fora que você não sabia que existia antes."
Cooperação internacional e perspectivas futuras
Caroline Harper, chefe de ciência espacial da Agência Espacial do Reino Unido, disse: “Esta é outra descoberta emocionante da missão Swift, líder mundial – cada vez que uma estrela semelhante ao Sol orbita perto o suficiente, um buraco negro de baixa massa a morde”.
A Agência Espacial do Reino Unido trabalha com a NASA nesta missão há muitos anos; o Reino Unido liderou o desenvolvimento do hardware para dois instrumentos científicos importantes e forneceu financiamento para o Swift Science Data Centre, que continuamos a apoiar. Estamos ansiosos pela compreensão futura do Swift sobre as explosões de raios gama em todo o universo e os eventos de grande escala que as causam.