Os astrônomos expuseram o Telescópio Espacial de James Webb (JWST) a seus primeiros vislumbres dos eventos mais violentos e sangrentos do universo: estrelas sendo destruídas e devoradas por buracos negros. O poderoso telescópio espacial descobriu que os buracos negros envolvidos nesses assassinatos estelares estavam à espera, dormindo em galáxias empoeiradas, até que suas vítimas se aproximem.
Usando o Telescópio espacial James Webb (JWST)a equipe se concentrou em vários desses chamados Eventos de interrupção das marés (TDES) em galáxias empoeiradas e encobertas. TDEs ocorrem quando um Buraco negro supermassivo No coração de uma galáxia, trava a uma estrela passageira e a trata, liberando uma tremenda explosão de energia. Desde a observação do primeiro TDE nos anos 90 pelo raio-x Pesquisa Rosat All-Skyos astrônomos descobriram cerca de 100 eventos de destruição de estrelas.
Emocionantemente, essas observações JWST TDE sugerem que esses incidentes violentos e poderosos podem ser comuns em galáxias envoltas em véus densos de gás e poeira, o que significa que estão atualmente escondidos.
“Essas são as primeiras observações do JWST do TDES, e elas não se parecem com o que já vimos antes”, Megan Masterson, líder da equipe de estudo e pesquisadora do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, disse em comunicado. “Aprendemos que eles são realmente alimentados pelo acréscimo do buraco negro, e eles não parecem ambientes em torno do ativo regular buracos negros.
“O fato de agora estarmos capazes de estudar como é esse ambiente adormecido em buracos negros é um aspecto emocionante”.
Como um buraco negro supermassivo esconde sua dieta de estrelas?
Um TDE começa quando a órbita de uma estrela o aproxima de um buraco negro supermassivo com uma massa de milhões ou até bilhões de vezes maior que o sol. Essa tremenda massa gera uma imensa influência gravitacional, que, por sua vez, cria forças de maré poderosas com a estrela condenada.
Isso faz com que uma estrela seja esmagada simultaneamente horizontalmente e esticada na vertical, um processo cientista chamado de “espaguete” colorido.
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No entanto, esse macarrão estelar não cai diretamente para o buraco negro. Em vez disso, forma uma nuvem rodopiante e achatada ao redor do buraco negro chamado “disco de acreção” que gradualmente alimenta materials ao titã cósmico. As mesmas forças das marés que espagueam a estrela fazem com que o disco de acreção brilhe intensamente.
Enquanto isso, grande parte da questão que compôs a estrela morta é canalizada para os pólos do buraco negro, onde é acelerado para quase a velocidade da luz e é expulso como jatos de alta energia. Esses jatos também emitem radiação eletromagnética, contribuindo para o brilho que torna o TDE conspícuo através do espectro eletromagnético.
Um buraco negro rasga uma estrela em um TDE violento. (Crédito da imagem: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)
A maioria dos TDEs é vista em radiação óptica e de raios-X ocorrendo em galáxias com relativamente pouco gás e poeira. No entanto, esses eventos são mais difíceis de ver em galáxias com densas mortalhas empoeiradas.
Isso ocorre porque poeira e gás podem absorver a radiação eletromagnética nos comprimentos de onda óptica e de raios-X. Assim, os TDEs que ocorrem nessas galáxias são facilmente perdidos. No entanto, a luz infravermelha é menos facilmente absorvida pelas nuvens de poeira – e o JWST é o telescópio infravermelho mais sensível já criado.
A equipe de estudo concentrou o telescópio espacial de US $ 10 bilhões em quatro galáxias empoeiradas, nas quais se pensa ter ocorrido. De fato, o JWST detectou nessas galáxias as impressões digitais infravermelhas de buracos negros supermassivos engolindo matéria estelar de um disco de acreção.
Impressões digitais em uma cena de crime cósmico
De fato, a equipe usou o JWST para confirmar os TDEs nessas galáxias empoeiradas usando uma emissão infravermelha muito específica que só pode resultar da alimentação de buracos negros. Esta “impressão digital” é criada quando a enorme quantidade de radiação do disco de acréscimo de um buraco negro tira elétrons de átomos ao redor do buraco negro,portanto ionizando eles. Em explicit, a ionização do neon causa a liberação de radiação infravermelha em um comprimento de onda muito específico. O JWST pode identificar essa emissão reveladora.
“Não há mais nada no universo que possa excitar esse gás a essas energias, exceto a acumulação de buracos negros”, disse Mateson.
A equipe investigou 12 suspeitos de locais empoeirados, encontrando essa impressão digital de neon em quatro deles. Isso incluiu o mais próximo da Terra Detectado até agora, localizado em uma galáxia localizada a 130 milhões de anos-luz de distância.
Como uma estrela é devorada por um buraco negro supermassivo, emite um fluxo brilhante de materials chamado flare de interrupção das marés. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)
Confirmar o acréscimo supermassivo do buraco negro nessas galáxias foi apenas o primeiro passo para a equipe. Em seguida, na agenda estava determinando se esses buracos negros estão constantemente alimentando buracos negros “ativos” com um suprimento constante de gás e poeira, ou se estavam adormecidos gigantes adormecidos antes do jantar estelar tocando, esperando para RIP UP STARS.
O JWST avistou as principais diferenças entre a matéria nessas galáxias e a poeira nas galáxias ativas nas quais um buraco negro supermassivo está constantemente se alimentando do materials circundante. Galáxias ativas normalmente hospedam nuvens de poeira de massa de massa gluia em torno de seus buracos negros supermassivos. No entanto, essa equipe descobriu que todas as quatro galáxias empoeiradas estudadas com o JWST mostraram padrões muito diferentes em comparação com os das galáxias ativas típicas.
Isso implica que os buracos negros supermassivos nessas quatro galáxias fortemente encobertas estavam deitadas adormecidas além das estrelas que eles se deleitavam ao entrar em sua vizinhança e foram destruídos.
“Juntos, essas observações dizem que a única coisa que esses explosões podem ser são TDEs”, disse Masterson.
O próximo passo para os astrônomos será detectar mais TDEs atualmente obscurecidos. Isso poderia ajudá -los a entender melhor esses eventos e determinar quanto os buracos negros supermassivos de materials estelar devoram e quanto eles cuspiram. O aumento dos dados também pode ajudar a revelar quanto tempo leva o processo TDE, além de ajudar a decodificar alguns dos fundamentais Propriedades de buracos negros supermassivoscomo o velocidade em que eles giram e quão enormes eles são.
“O processo actual de um buraco negro devorando todo o materials estelar leva muito tempo”, explicou Masterson. “Não é um processo instantâneo. E, esperançosamente, podemos começar a investigar quanto tempo esse processo leva e como esse ambiente se parece. Ninguém sabe porque começamos a descobrir e estudar esses eventos”.
