Caros Leitores;
Equipes internacionais de astrônomos monitorando um buraco negro
supermassivo no coração de uma galáxia distante detectaram características
nunca vistas antes usando dados de missões da NASA e outras instalações. As
características incluem o lançamento de um jato de plasma movendo-se a quase um
terço da velocidade da luz e flutuações incomuns e rápidas de raios X
provavelmente surgindo perto da borda do buraco negro.
Imagens de rádio de 1ES 1927+654 revelam estruturas emergentes que
parecem ser jatos de plasma em erupção de ambos os lados do buraco negro
central da galáxia após uma forte explosão de rádio. A primeira imagem, tirada
em junho de 2023, não mostra nenhum sinal do jato, possivelmente porque o gás
quente o escondeu da vista. Então, a partir de fevereiro de 2024, as
características emergem e se expandem para longe do centro da galáxia, cobrindo
uma distância total de cerca de meio ano-luz, medida a partir do centro de cada
estrutura.
NSF/AUI/NSF NRAO/Meyer et al. 2025
A fonte é 1ES 1927+654, uma
galáxia localizada a cerca de 270 milhões de anos-luz de distância na
constelação de Draco. Ela abriga um buraco negro central com uma massa
equivalente a cerca de 1,4 milhões de Sóis.
“Em 2018, o buraco negro começou a mudar suas propriedades bem diante de
nossos olhos, com uma grande explosão óptica, ultravioleta e de raios X”, disse
Eileen Meyer, professora associada da UMBC ( University of Maryland Baltimore County ).
“Muitas equipes têm mantido um olhar atento sobre ele desde então.”
Ela apresentou as descobertas de sua equipe
na 245ª reunião da American Astronomical Society em
National Harbor, Maryland. Um artigo liderado
por Meyer descrevendo os resultados de rádio foi publicado em 13 de janeiro no
The Astrophysical Journal Letters.
Após a explosão, o buraco negro pareceu
retornar a um estado de silêncio, com uma calmaria na atividade por quase um
ano. Mas em abril de 2023, uma equipe liderada por Sibasish Laha na UMBC e no Goddard Space Flight Center da
NASA em Greenbelt, Maryland, notou um aumento constante de meses em raios X de
baixa energia em medições pelo Observatório
Neil Gehrels Swift da NASA e pelo telescópio NICER (Neutron
star Interior Composition Explorer) na Estação
Espacial Internacional . Este programa de monitoramento, que também inclui
observações do NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope
Array) da NASA e da missão XMM-Newton da
ESA (Agência Espacial Europeia) , continua.
O aumento nos raios X levou a equipe da UMBC
a fazer novas observações de rádio, que indicaram que uma forte e altamente
incomum explosão de rádio estava em andamento. Os cientistas então começaram
observações intensivas usando o VLBA
(Very Long Baseline Array) do
NRAO (National
Radio Astronomy Observatory) e outras instalações. O VLBA, uma rede de
radiotelescópios espalhados pelos EUA, combina sinais de antenas individuais
para criar o que equivale a uma poderosa câmera de rádio de alta resolução.
Isso permite que o VLBA detecte características com menos de um ano-luz de
diâmetro à distância de 1ES 1927+654.
A galáxia ativa 1ES 1927+654, circulada, tem exibido mudanças
extraordinárias desde 2018, quando uma grande explosão ocorreu em luz visível,
ultravioleta e raios X. A galáxia abriga um buraco negro central pesando cerca
de 1,4 milhão de massas solares e está localizada a 270 milhões de anos-luz de
distância.
Pan-STARRS
Dados de rádio de fevereiro,
abril e maio de 2024 revelam o que parecem ser jatos de gás ionizado, ou
plasma, estendendo-se de ambos os lados do buraco negro, com um tamanho total
de cerca de meio ano-luz. Os astrônomos há muito se perguntam por que apenas
uma fração dos buracos negros monstruosos produzem jatos de plasma poderosos, e
essas observações podem fornecer pistas críticas.
“O lançamento de um jato de buraco negro
nunca foi observado antes em tempo real”, observou Meyer. “Achamos que o fluxo
começou antes, quando os raios X aumentaram antes do flare de rádio, e o jato
foi escondido de nossa visão por gás quente até que ele explodiu no começo do
ano passado.”
Um artigo explorando essa possibilidade,
liderado por Laha, está sob revisão no
The Astrophysical Journal. Meyer e Megan Masterson, uma candidata a doutorado
no Massachusetts Institute of Technology em
Cambridge que também apresentou na reunião, são coautores.
Usando observações XMM-Newton, Masterson
descobriu que o buraco negro exibiu variações de raios X extremamente rápidas
entre julho de 2022 e março de 2024. Durante esse período, o brilho dos raios X
aumentou e caiu repetidamente em 10% a cada poucos minutos. Essas mudanças,
chamadas oscilações quasiperiódicas de milihertz, são difíceis de detectar em
torno de buracos negros supermassivos e foram observadas em apenas um punhado
de sistemas até o momento.
“Uma maneira de produzir essas oscilações é
com um objeto orbitando dentro do disco de acreção do buraco negro. Nesse
cenário, cada subida e descida dos raios X representa um ciclo orbital”, disse
Masterson.
Se as flutuações fossem causadas por uma
massa orbital, então o período encurtaria conforme o objeto caísse cada vez
mais perto do horizonte de eventos do buraco negro, o ponto sem retorno. Massas
orbitais geram ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Essas
ondas drenam a energia orbital, trazendo o objeto para mais perto do buraco negro,
aumentando sua velocidade e encurtando seu período orbital.
Ao longo de dois anos, o período de flutuação
caiu de 18 minutos para apenas 7 — a primeira medição desse tipo em torno de um
buraco negro supermassivo. Se isso representasse um objeto em órbita, ele agora
estava se movendo à metade da velocidade da luz. Então algo inesperado
aconteceu — o período de flutuação se estabilizou.
Neste conceito artístico, a matéria é retirada de uma anã branca (esfera
no canto inferior direito) orbitando dentro do disco de acreção mais interno ao
redor do buraco negro supermassivo de 1ES 1927+654. Os astrônomos desenvolveram
este cenário para explicar a evolução das oscilações rápidas de raios X
detectadas pelo satélite XMM-Newton da ESA (Agência Espacial Europeia). A
missão LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA, com lançamento
previsto para a próxima década, deve ser capaz de confirmar a presença de uma
anã branca em órbita detectando as ondas gravitacionais que ela produz.
NASA/Aurore Simonnet, Universidade Estadual de Sonoma
“Ficamos chocados com isso no
começo”, explicou Masterson. “Mas percebemos que, à medida que o objeto se
aproximava do buraco negro, sua forte atração gravitacional poderia começar a
retirar matéria do companheiro. Essa perda de massa poderia compensar a energia
removida pelas ondas gravitacionais, interrompendo o movimento para dentro do
companheiro.”
Então, o que poderia ser esse companheiro? Um
pequeno buraco negro mergulharia direto, e uma estrela normal seria rapidamente
despedaçada pelas forças de maré perto do buraco negro monstruoso. Mas a equipe
descobriu que uma anã branca de baixa massa — um remanescente estelar quase tão
grande quanto a Terra — poderia permanecer intacta perto do horizonte de
eventos do buraco negro enquanto derramava parte de sua matéria. Um artigo liderado
por Masterson resumindo esses resultados aparecerá na edição de 13 de fevereiro
do periódico Nature.
Este modelo faz uma previsão importante,
observa Masterson. Se o buraco negro tiver uma anã branca companheira, as ondas
gravitacionais que ele produz serão detectáveis pela LISA (Laser
Interferometer Space Antenna), uma missão da ESA em parceria com a NASA que
deve ser lançada na próxima década.
Baixe imagens de alta resolução do
Estúdio de Visualização Científica da NASA
Por Francis Reddy
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA ,
Greenbelt, Md.
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claire.andreoli@nasa.gov
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Md.
Jill Malusky
jmalusky@nrao.edu
Observatório Nacional de Radioastronomia, Charlottesville, Va.
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Fonte: NASA / Publicação 14/01/2025
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
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