Uma estrela capturada experimentou vários encontros próximos com um buraco negro supermassivo em uma galáxia distante – e pode até ter sobrevivido quando o material foi arrancado por imensas forças gravitacionais de maré.
A destruição de um Estrela pelas forças gravitacionais de um buraco negro supermassivo é um evento violento conhecido como Evento de Disrupção das Marés (TDE). O gás é arrancado da estrela e sofre “espaguetificação”, onde é esmagado e esticado em correntes de material quente que fluem ao redor da estrela buraco negro, formando um disco de acreção temporário e muito brilhante. A nosso ver, o centro é o galáxia que hospeda o buraco negro supermassivo parece estar piscando.
Em 8 de setembro de 2018, o All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) detectou uma explosão no núcleo de uma galáxia a 893 milhões de anos-luz de distância. Catalogada como AT2018fyk, a tocha tinha todas as características de uma TDE. Vários telescópios de raios-X, incluindo os da NASA VelozesEuropa XMM Newtona MAIS BONITO Instrumento montado na Estação Espacial Internacional e na Alemanha eROSITAobservou o buraco negro se iluminar dramaticamente. Normalmente, os TDEs mostram uma queda suave no brilho ao longo de vários anos, mas quando os astrônomos olharam novamente para AT2018fyk cerca de 600 dias depois de ter sido observado pela primeira vez, os raios-X desapareceram rapidamente. Ainda mais intrigante é que o buraco negro repentinamente explodiu novamente cerca de 600 dias depois. O que aconteceu?
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“Anteriormente, supunha-se que, se víssemos as consequências de um encontro próximo entre uma estrela e um buraco negro supermassivo, o resultado seria mortal para a estrela; ou seja, a estrela está completamente destruída”, disse Thomas Wevers, astrônomo do European Southern Observatory e autor de uma nova pesquisa sobre o evento, em um expressão. “Mas, ao contrário de qualquer outro TDE que conhecemos, quando apontamos nossos telescópios de volta para o mesmo local alguns anos depois, descobrimos que ele havia brilhado novamente”.
Wevers liderou uma equipe de astrônomos que percebeu que as explosões repetidas eram a assinatura de uma estrela que sobreviveu a um TDE e completou outra órbita para experimentar um segundo TDE. Para explicar completamente o que eles observaram, o grupo de Wevers desenvolveu um modelo de ‘TDE parcial repetido’.
Em sua modelo, a estrela já foi integrante de uma Sistema Binário que passou muito perto do buraco negro no centro de sua galáxia. A gravidade do buraco negro derrubou uma das estrelas, que se transformou em um outlier estrela de hipervelocidade Corra para fora da galáxia a 600 milhas (1.000 quilômetros) por segundo. A outra estrela ficou intimamente ligada ao buraco negro em uma órbita elíptica de 1.200 dias que a levou em direção ao raio de maré, que os cientistas chamam de raio de maré – a distância do buraco negro em que uma estrela começa a viajar para ser dilacerada. pela maré gravitacional que dela emana, o buraco negro.
Como a estrela não estava totalmente dentro do raio de maré, apenas parte de sua matéria foi erodida, deixando um núcleo estelar denso que continuou sua órbita ao redor do buraco negro. Demora cerca de 600 dias para que o material retirado da estrela pelo buraco negro forme o disco de acreção. Então, quando os astrônomos viram a explosão do sistema, a estrela estava segura, perto do ponto mais distante de sua órbita.
Mas quando o núcleo da estrela se aproximou do buraco negro novamente, cerca de 1.200 dias após seu encontro inicial, a estrela começou a roubar parte de seu material do disco de acreção, fazendo com que a emissão de raios-X desaparecesse repentinamente. “Quando o núcleo retorna ao buraco negro, ele basicamente rouba todo o gás do buraco negro pela gravidade e, como resultado, não há matéria para acumular e, portanto, o sistema fica escuro”, disse Dheeraj Pasham, coautor do estudo. -autor e astrofísico do MIT disse no comunicado.
Mas o buraco negro peso logo retribui o favor e rouba mais material conforme a estrela se aproxima. Assim como no primeiro encontro, há um atraso de 600 dias desde o buraco negro comendo a estrela até a formação do disco de acreção, o que explica por que a explosão de raios-X foi reativada quando o fez.
Da órbita da estrela, a equipe de Wevers calculou que o buraco negro tem uma massa quase 80 milhões de vezes a do nosso Sol, ou cerca de 20 vezes a massa do buraco negro no centro do nosso Sol. via Láctea, Sagitário A*.
A equipe de Wevers não precisa esperar muito para descobrir se a teoria está correta. Os cientistas preveem que AT2018fyk deve escurecer novamente em agosto, quando o núcleo da estrela retornar, e clarear novamente em março de 2025, quando novo material começar a se acumular no buraco negro.
No entanto, existe uma complicação potencial na quantidade de massa que a estrela perdeu para o buraco negro. A quantidade de massa perdida depende em parte de quão rápido a estrela está girando, o que pode afetar o buraco negro. Se a estrela girar quase rápido o suficiente para se desintegrar, o buraco negro roubará material mais facilmente e aumentará a perda de massa.
“Se a perda de massa for apenas no nível de 1%, esperamos que a estrela sobreviva a muito mais encontros, enquanto que se for mais próxima de 10%, a estrela pode já ter sido destruída”, diz Eric Coughlin, co-autor de o estudo da Universidade de Syracuse, em Nova York, disse o comunicado.
Independentemente disso, TDEs e TDEs parciais repetitivos oferecem uma rara janela para a vida de buracos negros supermassivos que normalmente não podemos ver porque estão adormecidos. Isso é importante para medir sua massa e determinar algo sobre como os buracos negros evoluíram e, por extensão, como a galáxia ao redor do buraco negro evoluiu ao longo da história cósmica.
Os resultados foram apresentados no 241º encontro da American Astronomical Society e publicados na As cartas do jornal astrofísicoambos em 12 de janeiro.
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