Os astrônomos encontraram um buraco negro supermassivo (SMBH) com um horário de alimentação incomumente regular. O gigante é um núcleo galáctico ativo (AGN) no coração da galáxia Seyfert 2 GSN 069. O AGN fica a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra e contém cerca de 400.000 vezes a massa do Sol.
A equipe de astrônomos usou o XMM-Newton da ESA e o Observatório de raios-X Chandra da NASA para observar as emissões de raios-X da SMBH. A cada 9 horas, o buraco negro brilha intensamente com raios-x à medida que o material é atraído para ele. Os astrônomos descobriram outros dois buracos negros de massa estelar que queimam regularmente enquanto se alimentam, mas esse tipo de regularidade em um buraco negro supermassivo nunca foi visto antes.
"Este buraco negro está em um plano de refeições como nunca vimos antes."
Giovanni Miniutti, Autor Principal, ESA Center for Astrobiology, Espanha.
O artigo que descreve esta descoberta é publicado na Nature e é intitulado “Erupções quase periódicas por raios X de nove horas a partir de um núcleo galáctico de buraco negro de baixa massa”. O autor principal é Giovanni Miniutti, do Centro de Astrobiologia da ESA na Espanha. Segundo o jornal, o SMBH consome cerca de quatro luas no valor de material três vezes ao dia. Isso significa que toda vez que o buraco negro é alimentado, ele consome cerca de um milhão de bilhões de bilhões de libras de material.
"Este buraco negro está em um plano de refeições como nunca vimos antes", disse Miniutti em um comunicado à imprensa. "Esse comportamento é tão sem precedentes que tivemos que cunhar uma nova expressão para descrevê-lo:" Erupções quase periódicas de raios-X "."
As emissões de raios X deste SMBH são conhecidas e observadas desde julho de 2010, mas eram estáveis. O novo artigo é baseado em 54 dias de observações, começando em dezembro de 2018, começando com o Observatório XMM-Newton da ESA. O observatório viu duas explosões em 24 de dezembro. Em janeiro, a XMM-Newton encontrou mais três dessas explosões regulares.
Os astrônomos solicitaram mais tempo de observação com o Observatório Chandra da NASA para investigar. Chandra observou mais cinco desses eventos. Durante as atuais erupções regulares, a atividade de queima de raios-X aumenta em duas ordens de magnitude sobre as emissões de raios-X de fundo. Cada flare dura pouco mais de uma hora e ocorre a cada nove horas.
"Ao combinar dados desses dois observatórios de raios X, rastreamos essas explosões periódicas por pelo menos 54 dias", disse o co-autor Richard Saxton, do Centro Europeu de Astronomia Espacial de Madri, na Espanha. "Isso nos dá uma oportunidade única de testemunhar o fluxo de matéria em um buraco negro supermassivo, acelerando e desacelerando repetidamente".
Durante cada uma dessas explosões, a queima de raios-X é 20 vezes mais brilhante do que em períodos silenciosos. A temperatura do gás em queda também aumenta. Sobe de cerca de 1 milhão de graus Fahrenheit em períodos mais calmos para 2,5 milhões de graus Fahrenheit durante as chamas. A temperatura mais alta é quase a mesma que a temperatura do gás na maioria das SMBHs que estão crescendo ativamente.
A causa desses surtos regulares é desconhecida. O gás quente de 2,5 milhões de graus F. que cerca o GSN 069 é a mesma temperatura do gás que envolve outros SMBHs. É um mistério, porque é simplesmente quente demais para ser do disco que cai do material que envolve os buracos negros. Mas o GSN 069 é uma oportunidade única de estudar o fenômeno, porque o gás quente se forma repetidamente e depois desaparece.
Normalmente, esse gás quente é causado por uma estrela sendo dilacerada e consumida por um buraco negro, como pensam os astrônomos. Mas a regularidade exibida pela GSN 069 é um mistério.
"Acreditamos que a origem da emissão de raios-X seja uma estrela que o buraco negro tenha parcial ou completamente dilacerado e lentamente esteja consumindo pouco a pouco", disse a coautora Margherita Giustini, também do Centro de Astrobiologia da ESA. “Mas, quanto às explosões repetidas, essa é uma história completamente diferente, cuja origem precisa ser estudada com mais dados e novos modelos teóricos.”
Mais uma vez, ver um buraco negro supermassivo consumir gás de uma estrela não é novidade. É a regularidade da queima do GSN 069 que é o arranhão da cabeça. Os autores do estudo sugerem duas possíveis explicações para o horário regular de alimentação da SMBH:
- A quantidade de energia no disco se acumula até se tornar instável e a matéria cair rapidamente no buraco negro produzindo as explosões. Esse ciclo está se repetindo.
- Há uma interação entre o disco e um corpo secundário que orbita o buraco negro, talvez o remanescente da estrela parcialmente interrompida.
Graças às observações Chandra, a equipe de cientistas sabe que a fonte dos raios-X está bem no coração da GSN 069. É onde se espera que uma SMBH esteja. Os dados combinados de Chandra e XMM-Newton também mostram claramente que a queima, embora regular, está mudando lentamente: o tamanho e a duração das "refeições" do buraco negro diminuíram um pouco, e o espaço entre cada refeição está aumentando. Cabe a futuras observações verificar se essas tendências continuam.
O GSN 069 está no lado pequeno de uma SMBH. Normalmente, uma SMBH contém tanta massa quanto vários milhões ou mesmo bilhões de sóis, enquanto a GSN 069 contém apenas cerca de 400.000 sóis em massa. Isso poderia ajudar a explicar por que esse tipo de alimentação regular nunca foi visto antes.
Para SMBHs maiores, muito maiores que este, suas flutuações de brilho são muito mais lentas. Em vez de entrar em erupção a cada nove horas, deve levar meses ou até anos para explodir assim. Isso explicaria por que não foram observadas erupções quase periódicas (QPEs) como essas. Os observatórios de raios-X estão ocupados e não há como treinar um em um único alvo por tanto tempo.
Houve vários casos em que grandes aumentos ou diminuições nos raios X produzidos por buracos negros foram observados. Essas observações se baseavam em observações repetidas ao longo de meses ou até anos. Algumas dessas mudanças são rápidas demais para serem explicadas pela teoria padrão de matéria em queda do disco de acreção de um buraco negro. Mas essa descoberta poderia explicar essas observações. Eles podem estar tendo um comportamento semelhante ao GSN 069.
Mais:
- Press Release: Cientistas descobrem que buraco negro tem três refeições quentes por dia
- Trabalho de pesquisa: Erupções quase periódicas por raios X de nove horas a partir de um núcleo galáctico de buraco negro de baixa massa
- Wikipedia: Núcleo Galáctico Ativo
