Buracos negros supermassivos, com a sua imensa força gravitacional, são notoriamente bons em limpar seu entorno imediato através da ingestão de objetos próximos. Quando uma estrela passa dentro de uma determinada distância de um buraco negro, o material estelar fica esticado e comprimido, ou “espaguetificado” – a medida que o buraco negro a devora.
Um buraco negro que destrói uma estrela, um evento que os astrônomos chamam de “interrupção de marés estelares”, libera uma quantidade enorme de energia, iluminando o ambiente em um evento chamado de flare. Nos últimos anos, algumas dúzias de tais flares foram descobertos, mas eles não são bem compreendidos.
Os astrônomos têm agora novos insights sobre flares de interrupção de marés, graças aos dados do telescópio espacial Wide-field Infrared Survey (WISE), da NASA. Dois novos estudos caracterizam os flares como a destruição causada pelas forças gravitacionais estudando como a poeira circundante absorve e re-emite sua luz, como ecos. Esta abordagem permitiu que os cientistas medissem a energia das explosões de eventos de interrupção das marés estelares de uma forma mais precisa.
“Esta é a primeira vez que temos visto claramente os ecos de luz infravermelha de vários eventos de interrupção das marés”, disse Sjoert van Velzen, pós-doutor na Universidade Johns Hopkins, Baltimore, e principal autor do estudo que encontrou três desses eventos, que serão publicados no Astrophysical Journal. O quarto eco potencial de luz, com base em dados do WISE, foi relatado por um estudo independente conduzido por Ning Jiang, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Ciência e Tecnologia da China.
Flares de buracos negros comendo estrelas contêm radiação de alta energia, incluindo luz ultravioleta e raios-X. Essas erupções destroem qualquer poeira que paira em torno de um buraco negro. Mas a certa distância de um buraco negro, a poeira pode sobreviver, porque a radiação do surto que atinge não é tão intensa.
Depois, a poeira sobrevivente é aquecida por uma chama, que se desprende da radiação infravermelha. O WISE captura a emissão dessa poeira infravermelha próxima de um buraco negro, que dá pistas sobre flares de interrupção de marés e da natureza da própria poeira. Comprimentos de onda em luz infravermelha são mais longos do que os de luz visível e não podem ser vistos a olho nu. A sonda WISE, que mapeia todo o céu a cada seis meses, permitiu que a variação na emissão da poeira infravermelha fosse medida.
Os astrônomos usaram uma técnica chamada “photo-reverberação” ou “ecos de luz” para caracterizar a poeira. Este método baseia-se na medição do atraso entre o clarão de luz óptica original e subsequente variação de luz infravermelha, quando o surto atinge a poeira em torno do buraco negro. Este atraso de tempo é então usado para determinar a distância entre o buraco negro e a poeira estelar.
O estudo de Van Velzen observou cinco possíveis eventos de interrupção das marés, e viu o efeito de ecos de luz em três deles. O grupo de Jiang viu em um evento adicional chamado ASASSN-14li.
A medição do brilho infravermelho da poeira aquecida por esses flares permite aos astrônomos fazerem estimativas sobre a localização da poeira que circunda o buraco negro no centro de uma galáxia.
“Nosso estudo confirma que a poeira está lá, e que podemos usá-la para determinar quanta energia foi gerada na destruição da estrela”, disse Varoujan Gorjian, astrônomo do Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia, e co autor do estudo liderado por van Valzen.
Os pesquisadores descobriram que a emissão de infravermelho da poeira aquecida por um flare provoca um sinal infravermelho que pode ser detectado por até um ano após o flare atingir seu ponto mais luminoso. Os resultados são consistentes com a rede de poeira esférica localizada a poucos trilhões de km (cerca de meio ano luz) a partir do próprio buraco negro.
“O buraco negro destrói tudo entre ele e esta concha de poeira”, disse Van Velzen. “É como se o buraco negro limpasse seu quarto, lançando chamas”.
Traduzido e adaptado de Phys