A cerca de 275 milhões de anos-luz da Through Láctea existe um verdadeiro mistério cósmico.
Lá, no coração de uma galáxia chamada 1ES 1927+654, está um buraco negro supermassivo cujos brilhos e travessuras têm confundido os astrônomos durante anos.
Agora, podemos finalmente ter uma explicação para pelo menos parte do seu mau comportamento: uma estrela anã branca em órbita aproximando-se precariamente da borda do horizonte de eventos do buraco negro, o ponto para além do qual nenhuma matéria pode regressar.
“Esta seria a coisa mais próxima que conhecemos de qualquer buraco negro”, diz a física Megan Masterson do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. “Isto diz-nos que objetos como as anãs brancas podem viver muito perto de um horizonte de eventos durante um período de tempo relativamente prolongado.”
Os próprios buracos negros não emitem luz, mas os buracos negros supermassivos nos centros das galáxias são frequentemente rodeados por enormes nuvens de materials. É esse materials, aquecido pela fricção e pela gravidade enquanto gira em órbita ao redor do buraco negro, que brilha com luz.
Quando esta luz muda, os astrónomos podem estudá-la para descobrir que eventos podem estar a ocorrer nas proximidades do buraco negro. Por exemplo, sabemos como é quando uma estrela que passa fica presa no campo gravitacional de um buraco negro e despedaçado para ser devorado com o tempo.
Uma fera relativamente modesta com cerca de 1 milhão de vezes a massa do Sol, o buraco negro no centro de 1ES 1927+654 parecia relativamente regular até 2018, quando sua coroa circundante desapareceu da visibilidade antes de aumentar gradualmente até quase 20 vezes a luminosidade anterior.
Isso foi intrigante. Uma análise sugeriu que poderia ser o resultado de uma inversão polar de um buraco negro. Nunca tendo visto nada parecido antes, os cientistas ficaram de olho em 1ES 1927+654 para ver se algo digno de nota ocorria.
Em junho de 2022, algo aconteceu.
Dados de raios X registados pelo telescópio espacial XMM-Newton da Agência Espacial Europeia mostraram que o brilho do núcleo galáctico começou a flutuar. A emissão de raios X do buraco negro variou cerca de 10%, em escalas de tempo de cerca de 18 minutos.
Este não é um comportamento inédito de buraco negro. Tais flutuações são conhecidas como oscilações quase periódicase sua causa ou causas exatas são desconhecidas. Mas 1ES 1927+654 só precisava tornar tudo ainda mais estranho. Ao longo de dois anos, o tempo entre as flutuações diminuiu de cerca de 18 minutos para menos de sete.
“Nunca vimos esta variabilidade dramática na velocidade com que pisca”, Masterson diz. “Isto não se parecia em nada com um buraco negro regular.”
Então, o que no Universo poderia estar acontecendo? Para descobrir isso, os pesquisadores precisaram examinar as pistas: o comprimento de onda da luz e a periodicidade da oscilação.
“Ver algo nos raios X já indica que você está muito perto do buraco negro”, diz a física Erin Kara do MIT. “Quando você vê a variabilidade na escala de tempo de minutos, isso está próximo do horizonte de eventos, e a primeira coisa que sua mente pensa é o movimento round e se algo poderia estar orbitando ao redor do buraco negro.”
Os investigadores analisaram os cenários disponíveis e determinaram que a opção mais provável é um objeto denso no materials orbitando o buraco negro, aproximando-se gradualmente. À medida que sua órbita diminui, o tempo entre os flashes de luz em círculos no buraco negro diminui. Isso significa que este objeto está girando em torno de um horizonte de eventos com um raio 4,2 vezes a do nosso Sol em apenas sete minutos.
Os cálculos da equipe mostram que este objeto é provavelmente uma estrela anã branca; isto é, o núcleo colapsado de uma estrela de baixa massa que ejetou seu materials externo ao morrer. A massa deste objeto é cerca de 0,1 vezes a massa do Sol, compactada em uma esfera entre a Terra e a Lua em diâmetro.
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Se for este o caso, a anã branca ainda poderá sobreviver ao encontro. A uma proximidade tão grande, o buraco negro provavelmente está arrancando o materials externo da anã branca, o que dá à estrela torturada impulso de recuo suficiente para impedi-la de passar do ponto sem retorno. As anãs brancas também são muito densas, o que impediria que elas se desintegrassem como faria uma estrela regular.
Isto pode significar que eventualmente se afastará do buraco negro para uma distância mais segura. Se a análise da equipe estiver correta, eles poderão observar esse recuo em um período mais prolongado nas oscilações dos raios X. Aconteça o que acontecer, porém, este buraco negro está longe de nos ensinar sobre os ambientes gravitacionais mais extremos do Universo.
“A única coisa que aprendi com esta fonte é nunca parar de olhar para ela, porque provavelmente nos ensinará algo novo”. Masterson diz. “O próximo passo é apenas manter os olhos abertos.”
A pesquisa foi apresentada no 245ª reunião da Sociedade Astronômica Americana. Também foi aceito em Naturezae está disponível no servidor de pré-impressão arXiv.
