Morte de uma estrela inaugura uma nova era para testes na Relatividade
No ano passado, astrônomos descobriram um buraco negro em uma galáxia distante que surgiu depois de destruir e consumir uma estrela de passagem. Agora, pesquisadores identificaram um distintivo sinal de raios-X observado nos dias seguintes a "ejeção" vem da matéria à beira de cair no buraco negro.
Este sinal avisador, chamado de oscilação quase Periódica ou QPO (sigla em Inglês), é uma característica de discos de acreção que muitas vezes cercam os objetos mais compactos do universo - estrelas anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Os QPOs têm sido vistos em muitos buracos negros de massa estelar, e há evidência tentadora para eles em alguns buracos negros que podem ter massas médias entre 100 e 100.000 vezes a do sol.
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| Esta ilustração destaca as principais características do Swift J1644 + 57 e resume o que os astrônomos descobriram sobre ele. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center TRADUZIDA POR: Douglas Ferrari |
Até a nova descoberta ter sido detectada, os OQPs existiam apenas em torno de um buraco negro - o tipo que contém milhões de massas solares e localizados nos centros das galáxias. Esse objeto é a galáxia Seyfert tipo REJ 1034++ 396, que, a uma distância de 576 milhões de anos-luz, encontra-se relativamente perto.
"Esta descoberta amplia nosso alcance para o interior da borda de um buraco negro localizado a bilhões de anos-luz de distância, que é realmente incrível. Isso nos dá a oportunidade de explorar a natureza dos buracos negros e relatividade de teste em um tempo quando o universo era muito diferente do que é hoje," disse Rubens Reis.
Um companheiro de Einstein na Universidade de Michigan em Ann Arbor. Reis levou a equipe que descobriu o sinal QPO usando dados de telescópios em órbita de Suzaku e XMM-Newton de raios-X, um achado descrito em um artigo publicado hoje na Science Express.
A fonte de raios-X é conhecida como Swift J1644 + 57 - após suas coordenadas astronômicas na constelação de Dragão - foi descoberta em 28 de março de 2011, pelo satélite Swift da NASA. Supunha-se originalmente para ser chamado de um tipo mais comum de explosão de raios gama, mas seu desvanecimento gradual correspondência nada que tinha sido visto antes. Astrônomos logo convergiram para a idéia de que o que eles estavam vendo foi o rescaldo de um evento verdadeiramente extraordinário - o despertar deburaco negro dormente de uma galáxia distante desfiado e engolido por uma estrela de passagem. A galáxia é tão longe que a luz do evento tinha que viajar 3,90 bilhões de anos antes de atingir a terra.
Vídeo: Em 28 de março de 2011, Swift da NASA detectou intensas clarões de raios-X, cientistas pensaram ser causado por um buraco negro devorando uma estrela. Em um modelo, ilustrado aqui, uma estrela como o sol em uma órbita excêntrica mergulha muito próximo ao centro de um buraco negro de sua galáxia. Cerca de metade da massa da estrela alimenta um disco de acreção em torno do buraco negro, que por sua vez alimenta uma jato de partículas que feixes de radiação para a terra.
Crédito: NASA Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab
A estrela experimentou intensas marés e atingiu seu ponto mais próximo ao buraco negro e foi rapidamente dilacerada. Uma do seu gás caiu em direção do buraco negro e formaram um disco ao redor dela. A parte mais interna do disco foi rapidamente aquecida a temperaturas de milhões de graus, quentes o suficiente para emitir raios-X. Ao mesmo tempo, através de processos ainda não são bem entendidos, jatos perpendiculares ao disco formados em direções opostas do buraco negro. Estes jatos ejetando matéria para fora a velocidades superiores a 90% da velocidade da luz ao longo do eixo de rotação do buraco negro. Um destes jatos só aconteceu para apontar diretamente para a terra.
Nove dias após o desabafo, Reis, Strohmayer e seus colegas observaram Swift J1644 + 57 usando Suzaku, um satélite de raios-X operado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão com participação da NASA. Cerca de dez dias mais tarde, em seguida, começaram uma campanha mais monitoramento usando o Observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia.
"Porque a matéria do jato estava se movendo tão rápido e foi dobrada quase em nossa linha de visão, os efeitos da relatividade impulsionaram bastante seu sinal de raios-X que poderia pegar o QPO, que caso contrário seria difícil de detectar a uma distância tão grande," disse Tod Strohmayer, um astrofísico e co-autor do estudo, em Goddard Space Flight Center do NASA em GreenbeltMD.
Como gás quente no disco está fazendo espirais em direção ao buraco negro, e atinge um ponto, os astrônomos se referem como a órbita circular estável mais interna (ISCO). Mais perto do buraco negro e o gás rapidamente mergulha no horizonte de eventos, o ponto de não retorno (além deste ponto não pode-se observar mais nada, pois nem a luz consegue escapar). O gás em espiral tende a se acumular em torno do ISCO, onde ele se torna tremendamente quente e irradia uma inundação de raios-X. O brilho destes raios-X varia em um padrão que se repete em intervalos quase regulares, criando o sinal QPO.
Os dados mostram que a Swift J1644 + 57 do QPO um ciclo a cada 3,5 minutos, que coloca a sua região de origem entre 2.2 e 5,80 milhões km (4 para 9,300 milhões km) do centro do buraco negro, a distância exata dependendo de quão rápido o buraco negro está a rodar. Para colocar isto em perspectiva, a distância máxima é de apenas de cerca de 6 vezes o diâmetro do nosso sol. A distância da região QPO o horizonte de eventos também depende da velocidade de rotação, mas para um buraco negro permite que a fiação a teoria de taxa máxima, o horizonte é apenas dentro do ISCO.
"OQPs nos dá muitas informações do buraco negro, que é onde os efeitos da relatividade tornam-se mais extremos," Reis disse. "A capacidade de obter insights sobre estes processos ao longo de uma distância tão grande é um resultado verdadeiramente belo e é uma grande promessa.
Fonte: NASA. Tradução: Douglas Ferrari
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