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"Nós descobrimos mudanças de luminosidade em raios-X que ocorreu há cerca de um mês depois que mudanças semelhantes foram observadas em luz visível e UV", disse Dheeraj Pasham, astrofísico do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge, Massachusetts, e pesquisador do estudo. "Achamos que isso significa que as emissões óptica e UV surgiram muito longe do buraco negro, onde fluxos elípticos de matéria orbitante colidiuram uns com os outros."
Os astrónomos acreditam que ASASSN-14li foi produzido quando uma estrela parecida com o Sol apareceu muito perto de um buraco negro de 3 milhões de massas solares semelhante ao que reside no centro da nossa galáxia. Para comparação, o horizonte de eventos de um buraco negro como este é cerca de 13 vezes maior do que o Sol, e do disco de acreção formado pela estrela interrompida poderá ser alargado a mais de duas vezes a distância da Terra ao Sol.
Quando uma estrela passa muito perto de um buraco negro com massa de 10.000 ou mais vezes a do Sol, as forças de maré superam a própria gravidade da estrela, convertendo a estrela em um fluxo de detritos. Os astrônomos chamam esta uma situação de perturbação das marés. A matéria que cai em direção a um buraco negro recolhe em um disco giratório de acreção, onde se torna comprimido e aquecido antes de finalmente transbordar no horizonte de eventos do buraco negro, o ponto além do qual nada pode escapar e os astrônomos não podem observar. Flares das marés levam informações importantes sobre como estes detritos se instalaram inicialmente em um disco de acreção.
Os astrônomos sabem que a emissão de raios-X destes flares surge muito perto do buraco negro. Mas a localização da luz óptica e UV ficou clara, mesmo que intrigante. Em alguns dos eventos mais bem estudados, esta emissão parece estar localizada muito mais longe do local onde as marés do buraco negro poderiam triturar a estrela. Além disso, o gás emitindo a luz parece permanecer em temperaturas estáveis por muito mais tempo do que o esperado.
ASASSN-14li foi descoberto em 22 de novembro de 2014, em imagens obtidas pela All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASASSN), que inclui telescópios robóticos no Havaí e no Chile. Observações de acompanhamento com telescópios de raios-X e ultravioleta/ópticos começaram oito dias depois e continuaram todos os dias para os próximos nove meses. Os pesquisadores complementaram posteriormente as observações do Swift com dados ópticos do Las Cumbres Observatory, sediado em Goleta, na Califórnia.
Em um artigo que descreve os resultados publicados em 15 de março na revista Astrophysical Journal Letters, Pasham, Cenko e seus colegas mostram como as interações entre os escombros poderiam criar a emissão óptica e UV observada.
Detritos de marés inicialmente caem em direção ao buraco negro, mas ultrapassam, arqueando para trás e para fora ao longo de órbitas elípticas e, eventualmente, colidem com o fluxo de entrada.
"Aglomerados de detritos atacam o fluxo de entrada, o que resulta em ondas de choque que emitem luz visível e ultravioleta", disse Goddard Bradley Cenko, investigador principal do Swift e um membro da equipe científica. "Como estes aglomerados também caem no buraco negro, eles também modulam a emissão de raios-X lá."
Observações futuras de outros eventos de interrupção das marés serão necessários para esclarecer a origem da luz óptica e ultravioleta.
[NASA]
[NASA]
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
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