dezembro 2, 2022

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Um buraco negro “arrota” a metade da velocidade da luz, anos depois de devorar uma estrela

Um buraco negro "arrota" a metade da velocidade da luz, anos depois de devorar uma estrela
Ampliação / A ilustração do artista de um evento de perturbação de maré como um buraco negro supermassivo gira uma estrela.

DESY, Laboratório de Comunicação Científica

Em outubro de 2018, os astrônomos detectaram o brilho intenso de uma estrela dilacerada por um buraco negro 20 milhões de vezes maior que o nosso sol a 665 milhões de anos-luz de distância – o chamado “evento de perturbação das marés(TDE) dublado AT2018hyz. Mas fora isso, o evento parecia normal e, após alguns meses de observação do buraco negro na luz visível, o TDE desapareceu e os astrônomos continuaram. Mas o AT2018hyz tinha uma surpresa reservada. Depois de quase três anos, o buraco negro de repente voltou à vida, confundindo os astrônomos, de acordo com A novo papel Publicado no The Astrophysical Journal.

“Isso nos surpreendeu totalmente – ninguém nunca tinha visto algo assim”, co-autor disse Yvette Sindis Do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Ela comparou o comportamento alimentar incomum de um buraco negro a “arrotar” depois de comer uma refeição pesada. “É como se este buraco negro de repente começasse a arrotar um monte de material da estrela que o comeu anos atrás.” Isso indica que o fluxo atrasado é mais comum do que os astrônomos esperavam anteriormente. O grupo continuará a monitorar a TDE à medida que ela se desenvolve e está realizando um estudo sistemático de uma amostra muito maior de TDEs.

como nós somos mencionei anteriormenteÉ um equívoco comum que os buracos negros se comportam Como aspiradores cósmicos, absorvem avidamente qualquer substância em seu entorno. De fato, apenas as coisas além do horizonte de eventos – incluindo a luz – são engolidas e não podem escapar, embora os buracos negros também sejam comedores caóticos. Isso significa que parte da substância do corpo já é expelida em um jato forte.

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Em um TDE, a estrela (ou “espaguete”) é cortada pelas fortes forças gravitacionais de um buraco negro fora do horizonte de eventos, e uma parte da massa original da estrela é ejetada violentamente para fora. Este, por sua vez, pode ser formado anel giratório do material (também conhecido como Disco de acumulação) em torno do buraco negro emitindo poderosos raios-X e luz visível. Os jatos são uma maneira pela qual os astrônomos podem indiretamente inferir a existência de um buraco negro. As emissões de saída geralmente ocorrem logo após o TDE.

Quando AT2018hyz foi detectado pela primeira vez, e os radiotelescópios não captaram nenhuma assinatura da emissão de material de streaming nos primeiros meses. De acordo com Cendes, isso é verdade para cerca de 80% dos TDEs, então os astrônomos seguiram em frente, preferindo usar o precioso tempo do telescópio para obter objetos mais interessantes. Mas em junho passado, Cendes e seu grupo decidiram retornar a vários TDEs nos últimos anos que não haviam mostrado emissões antes, usando dados de rádio do Very Large Array (VLA). E eis que o AT2018hyz estava iluminando o céu mais uma vez.

Ampliação / A curva de luz intermitente “louca” do AT2018hyz.

Y. Cendes et al., 2022

“Estudamos o TDE com radiotelescópios há mais de uma década, e às vezes descobrimos que ele fluoresce em ondas de rádio à medida que expele material enquanto um buraco negro consome a estrela pela primeira vez”, disse. O co-autor Edo Berger disse:, um astrônomo da Universidade de Harvard e do Centro de Astrofísica. “Mas no AT2018hyz, houve silêncio de rádio nos primeiros três anos, e agora está dramaticamente iluminado para se tornar um dos TDEs de rádio mais brilhantes de todos os tempos”.

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O próximo passo foi avançar o que é conhecido como “tempo estimado para produção” em vários telescópios diferentes em um amplo espectro de comprimentos de onda. “Quando você encontra algo tão inesperado, mal pode esperar pelo ciclo regular de propostas de telescópios para observá-lo”, disse. Cyndis disse. Esses pedidos foram imediatamente aceitos, fornecendo à equipe dados do VLA, do observatório ALMA no Chile, do MeerKAT na África do Sul, do Australian Telescope Compact Array (ATCA) na Austrália, bem como do Observatório Espacial Chandra X-Ray e Neil Geirels Swift. Observatório.

A análise de todos esses dados revelou que o AT2018hyz estava expelindo material a 1,4 milijanskiy a 5 GHz. “Para quem não fala no rádio, aqui é Hella Bright!” Cyndis tuitou Em uma série explicativa em junho passado, quando saiu a versão inicial, chamado “A maior descoberta da minha vida. Começar Visto antes da TDE, certamente não demorou alguns anos. (Curiosidade: Cendes e seu marido aka AT2018hyz Jetty—uma abreviação de “Jetty McJetFace”.)

A TDE foi um evento contínuo em abril passado. “Achamos que este é um material estelar que estava presente em um disco de acreção depois de triturado”, Cyndis tuitou ontem. Mas por que levou dois anos para esse influxo louco acontecer é um mistério.”

Uma possibilidade, segundo Cendes, é que a densidade de vazão tenha mudado repentinamente, mas os dados não suportam isso. Também não suporta a possibilidade de uma aeronave logo após o TDE, mas os astrônomos não o identificaram imediatamente porque não estava voltado para a Terra. A luz aumentou muito rapidamente. Cendes também considerou a possibilidade de saídas separadas interagirem de forma incomum, mas concluiu que também não é um cenário provável.

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“O cenário mais provável é algo chamado ‘mudança de estado’, onde o disco de acreção ao redor do buraco negro se move para outro tipo de saída”, disse. Cyndis tuitou. “Nós vemos isso em torno dos buracos negros menores em nossa galáxia com estrelas doadoras dando-lhes material chamado binários de raios-X. Então, se essas mudanças podem acontecer em buracos negros de tamanho estelar em nossas galáxias, por que não em torno de buracos negros supermassivos injeção? De uma substância de uma estrela?

Mas se for esse o caso, deve haver um excesso significativo de raios-X – e os dados também não mostram isso. “Onde isso nos deixa? Não sabemos!” Cyndis concluiu. “O que nós éramos? um ato Eu sei que o AT2018hyz está fazendo algo inesperado e sem precedentes em um buraco negro, e continuaremos a monitorá-lo com tudo o que temos. Esperamos que as notas adicionais nos ajudem a desvendar os mistérios.”

DOI: The Astrophysical Journal, 2022. 10,3847 / 1538-4357 / ac88d0 (Sobre DOIs).