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Morte por espaguetificação: Telescópios do ESO registram os últimos momentos de um estrela devorada por um buraco negro

12 de Outubro de 2020

Com o auxílio de telescópios do ESO e de outras organizações de todo o mundo, os astrônomos observaram uma rara explosão luminosa de uma estrela sendo dilacerada por um buraco negro supermassivo. Este fenômeno, conhecido por evento de ruptura de marés, se trata do mais próximo de nós registrado até hoje, a pouco mais de 215 milhões de anos-luz de distância da Terra, e foi estudado com um detalhe sem precedentes. Esta pesquisa foi publicada hoje na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A ideia de que um buraco negro “sugando” uma estrela próxima parece saída da ficção científica. Mas é exatamente o que acontece num evento de ruptura de marés,” diz Matt Nicholl, professor e pesquisador da Royal Astronomical Society na Universidade de Birmingham, Reino Unido, e autor principal deste novo estudo. Estes eventos de ruptura de marés, onde a estrela é sujeita ao algo chamado “espaguetificação” quando está sendo sugada por um buraco negro, são raros e nem sempre fáceis de estudar. A equipe de pesquisadores utilizou o Very Large Telescope (VLT) e o New Technology Telescope (NTT), ambos do ESO, para observar um clarão de luz registrado o ano passado perto de um buraco negro supermassivo, para investigar em detalhes o que acontece quando uma estrela é devorada por tal um monstro.

Na teoria, os astrônomos sabem o que deve acontecer. “Quando uma estrela azarada se aproxima demais de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia, a extrema atração gravitacional exercida pelo buraco negro desfaz a estrela em finas correntes de matéria,” explica Thomas Wevers, autor do estudo e bolsista do ESO em Santiago do Chile, que estava trabalhando no Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, Reino Unido, quando conduziu este trabalho. Quando alguns destes fios finos de material estelar caem no buraco negro durante este processo de espaguetificação, é libertado um clarão brilhante de energia que pode ser detectado pelos astrônomos.

Apesar de brilhante e forte, até agora os astrônomos tinham tido dificuldade em investigar este clarão de luz, devido ao fato deste se encontrar frequentemente obscurecido por uma "cortina" de poeira e restos de material. Mas agora os astrônomos conseguiram finalmente obter pistas sobre a origem desta cortina.

Descobrimos que, quando um buraco negro devora uma estrela, pode lançar uma quantidade de material para o exterior, que nos obstrui a visão,” explica Samantha Oates, também da Universidade de Birmingham. Isto ocorre porque a energia libertada, quando o buraco negro “devora” o material estelar, faz com que os restos da estrela sejam lançados para o exterior.

Esta descoberta foi possível porque o evento de ruptura de marés que a equipe estudou, AT2019qiz, foi descoberto pouco tempo depois da estrela ter sido desfeita. “Como apanhamos o evento cedo, pudemos ver a cortina de poeira e restos sendo criada à medida que o buraco negro lançava para o exterior uma poderosa corrente de matéria com velocidades de até 10000 km/s,” diz Kate Alexander, bolsista Einstein da NASA na Universidade Northwestern, EUA. “Esta única 'espiada atrás da cortina' nos proporcionou a primeira oportunidade de localizar a origem do material ocultante e seguir em tempo real como é que engolfa o buraco negro.

A equipe observou AT2019qiz, situado numa galáxia em espiral na constelação de Eridano, durante um período de 6 meses, vendo o clarão luminoso aumentar de intensidade e depois desvanecer. “Vários levantamentos do céu registraram a energia emitida por este novo evento de ruptura de marés muito cedo após a estrela se ter desfeito,” diz Wevers. “Nós imediatamente apontamos um conjunto de telescópios terrestres e espaciais naquela direção para ver como a luz foi produzida".

Foram feitas observações múltiplas do evento durante os meses seguintes em instalações que incluiram o X-shooter e o EFOSC2, instrumentos potentes montados no VLT e no NTT, situados no Chile. As rápidas e extensas observações no ultravioleta, óptico, raios-X e ondas rádio revelaram, pela primeira vez, uma ligação direta entre o material que é arrancado da estrela e o clarão brilhante que é emitido quando esta é devorada pelo buraco negro. “As observações mostraram que a estrela tinha aproximadamente a mesma massa que o nosso Sol e que perdeu cerca de metade dessa massa para o buraco negro gigante, o qual apresenta mais de um milhão de vezes a massa da estrela,” diz Nicholl, que é também pesquisador visitante na Universidade de Edinburgh, no Reino Unido.

A pesquisa nos ajuda a entender melhor os buracos negros supermassivos e como a matéria se comporta nos ambientes de extrema gravidade ao seu redor. A equipe diz que AT2019qiz pode até ser uma “pedra da Roseta” para interpretar futuras observações de eventos de ruptura de marés. O Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, previsto para começar a observar em meados desta década, permitirá a detecção destes eventos cada vez mais tênues e rápidos, ajudando assim a desvendar mais mistérios da física dos buracos negros.

Mais Informações

Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz” publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A equipe é composta por M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy e School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, RU [Birmingham] e Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, RU [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, RU), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics e Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, EUA [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, Instituto Nacional do Espaço, Universidade Técnica da Dinamarca, Dinamarca [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Roma, Itália), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Alemanha e Departamento de Astronomia, Universidade de Estocolmo, Suécia [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, EUA [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Itália), I. Arcavi (Escola de Física e Astronomia, Universidade de Tel Aviv, Israel e CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Canadá), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Observatório Astronômico, Universidade de Varsóvia, Polônia [Warsaw]), N. Ihanec (Warsaw), P. G. Jonker (Departamento de Astrofísica/IMAPP, Universidade Radboud, Países Baixos [Radboud] e SRON, Instituto Holandês de Investigação Espacial, Países Baixos [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Austrália e The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Austrália e Birmingham), S. Schulze (Departamento de Física das Partículas e Astrofísica, Instituto de Ciências Weizmann, Israel [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Las Cumbres Observatory, Goleta, EUA [LCO] e Department of Physics, University of California, Santa Barbara, EUA [UCSB]), C. McCully (LCO e UCSB) D. Hiramatsu (LCO e UCSB), D. A. Howell (LCO e UCSB), C. Pellegrino (LCO e UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Austrália [ANU]), J. P. Anderson (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud e SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Instituto de Astrofísica de Paris (IAP) e Universidade Sorbonne, Paris, França), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Espanha), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação e Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, RU), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, RU), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, RU), J. Pineda (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), N. P. Ross (IfA), R. Roy (Centro Inter-Universidade de Astronomia e  Astrofísica, Ganeshkhind, Índia), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, RU [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polônia, Portugal, Reino Unido, República Tcheca, Suécia e Suíça, além do país anfitrião, o Chile, e a Austrália, como parceiro estratégico. O ESO se destaca por realizar um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também desempenha um papel de liderança na promoção e organização da cooperação em pesquisa astronômica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferômetro do Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo, além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO também é um parceiro importante em duas instalações situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está construindo o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Contatos

Matt Nicholl
School of Physics and Astronomy and Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
e-mail: m.nicholl.1@bham.ac.uk

Thomas Wevers
European Southern Observatory
Santiago, Chile
e-mail: Thomas.Wevers@eso.org

Samantha Oates
Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
e-mail: sroates@star.sr.bham.ac.uk

Kate Alexander
Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University
Evanston, USA
e-mail: kate.alexander@northwestern.edu

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2018, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Eugênio Reis Neto, do Observatório Nacional/MCTIC. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Eugênio Reis Neto.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso2018pt-br
Nome:AT2019qiz
Tipo:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, X-shooter
Science data:2020MNRAS.499..482N

Imagens

Concepção artística de uma estrela sendo desfeita por forças de maré exercidas por um buraco negro supermassivo
Concepção artística de uma estrela sendo desfeita por forças de maré exercidas por um buraco negro supermassivo
Localização de AT2019qiz na constelação de Eridano
Localização de AT2019qiz na constelação de Eridano
O céu em torno de AT2019qiz
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Vídeos

ESOcast 231 Light: Morte por espaguetificação
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Morte por espaguetificação: Concepção artística de uma estrela sendo desfeita por forças de maré exercidas por um buraco negro
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Aproximando-se de AT2019qiz
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