Nota de Imprensa

Evento superluminoso explicado por buraco negro em rotação a "engolir" estrela

Os telescópios do ESO ajudam a reinterpretar uma explosão brilhante

12 de Dezembro de 2016

Foi observado, há cerca de um ano atrás, um ponto de luz extraordinariamente brilhante numa galáxia distante, ao qual se deu o nome ASASSN-15lh, supondo tratar-se da supernova mais brilhante observada até à data. No entanto, novas observações obtidas em vários observatórios, incluindo o ESO, lançam agora dúvidas relativas a essa classificação. Um grupo de astrónomos propõe que este evento correspondeu a um fenómeno ainda mais extremo e raro — um buraco negro em rotação rápida a desfazer uma estrela que se aproximou demasiado.

Em 2015, o rastreio ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) detectou um evento, ao qual se deu o nome ASASSN-15lh, que foi registado como sendo a supernova mais brilhante alguma vez observada e catalogado por isso como uma supernova superluminosa, isto é, a explosão de uma estrela extremamente massiva que chegou ao final da sua vida. Este evento era duas vezes mais brilhante que a anterior detentora do recorde de supernova mais luminosa, apresentando-se no seu pico máximo de intensidade 20 vezes mais brilhante que a radiação total emitida pela Via Láctea inteira.

Uma equipa internacional de astrónomos, liderada por Giorgos Leloudas do Instituto de Ciências Weizmann, Israel, e do Centro de Cosmologia Escura, Dinamarca, fez agora observações adicionais da galáxia distante — situada a cerca de 4 mil milhões de anos-luz de distância da Terra — onde a explosão ocorreu, tendo proposto uma nova explicação para este evento extraordinário.

“Observámos esta fonte luminosa durante os 10 meses que se seguiram ao evento e concluímos que a explicação deste fenómeno não se encontra, muito provavelmente, numa supernova extraordinariamente brilhante. Os nossos resultados indicam que o evento foi provavelmente causado por um buraco negro em rotação rápida quando destruiu uma estrela de pequena massa,” explica Leloudas.

Este cenário indica que as forças gravitacionais extremas de um buraco negro supermassivo, situado no centro da galáxia hospedeira, despedaçaram uma estrela do tipo do Sol que se aproximou demasiado — num evento chamado perturbação por forças de maré, um fenómeno que só foi observado cerca de 10 vezes até agora. No processo a estrela foi “esparguetificada” e choques nos restos em colisão assim como calor gerado pela acreção deram origem à explosão luminosa. Este facto fez com que o evento se parecesse com uma explosão de supernova muito brilhante, apesar desta estrela nunca se ir transformar, de qualquer modo, numa supernova, já que não tinha massa suficiente para terminar a sua vida dessa maneira.

A equipa baseou as novas conclusões em observações obtidas por uma quantidade de telescópios, instalados tanto no solo como no espaço. Entre eles encontra-se o Very Large Telescope (VLT) instalado no Observatório do Paranal do ESO, o New Techonology Telescope (NTT) instalado no Observatório de La Silla do ESO e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA [1]. As observações obtidas com o NTT foram executadas no âmbito do rastreio PESSTO (Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects).

“Há vários aspetos independentes nas observações que sugerem que este evento foi de facto originado por uma perturbação por forças de maré e não por uma supernova superluminosa,” explica o co-autor do trabalho Morgan Fraser da Universidade de Cambridge, Reino Unido (agora na University College Dublin, Irlanda).

Em particular, os dados revelaram que o evento passou por três fases distintas ao longo dos 10 meses que duraram as observações de seguimento. Os dados de modo geral parecem-se muito mais com o que se espera de uma perturbação de maré do que de uma supernova superluminosa. Um aumento do brilho na radiação ultravioleta assim como um aumento na temperatura reduzem ainda mais a probabilidade de um evento de supernova. Adicionalmente, a localização do evento — numa galáxia vermelha, massiva e bastante passiva — não é a normal para explosões de supernovas superluminosas, as quais ocorrem geralmente em galáxias anãs azuis que apresentam formação estelar intensa.

Apesar da equipa achar que uma supernova é algo muito improvável para explicar este evento, uma perturbação de maré também não explica de modo adequado o fenómeno observado. Nicholas Stone, membro da equipa da Columbia University, EUA, explica: “O evento de perturbação de maré que propomos não pode ser explicado por um buraco negro supermassivo que não esteja em rotação. Por isso pensamos que o ASASSN-15lh se tratou de um evento de perturbação de maré com origem num tipo muito particular de buraco negro.”

A massa da galáxia hospedeira indica-nos que o buraco negro no seu centro tem pelo menos 100 milhões de vezes a massa do Sol. Um buraco negro com esta massa é normalmente incapaz de despedaçar estrelas situadas para além do seu horizonte de acontecimentos — a fronteira a partir da qual já nada pode escapar à atração gravitacional do objeto. No entanto, se o buraco negro apresentar uma rotação rápida — o chamado buraco negro de Kerr — a situação muda e este limite já não se aplica.

“Mesmo com todos os dados colectados não podemos ter uma certeza de 100% que o evento ASASSN-15lh se tratou de uma perturbação de maré,” conclui Leloudas. “No entanto, esta é de longe a explicação mais plausível.”

Notas

[1] Para além de dados do Very Large Telescope do ESO, do New Technology Telescope do ESO e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, a equipa utilizou também observações obtidas pelo Telescópio Swift da NASA, pelo Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), pelo Australia Telescope Compact Array, pelo XMM-Newton da ESA, pelo Wide-Field Spectrograph (WiFeS) e pelo Magellan Telescope.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole”, de G. Leloudas et al., que será publicado na revista Nature Astronomy.

A equipa é composta por  G. Leloudas (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel; Instituto Niels Bohr, Copenhaga, Dinamarca), M. Fraser (University of Cambridge, Cambridge, RU), N. C. Stone (Columbia University, New York, EUA), S. van Velzen (The Johns Hopkins University, Baltimore, EUA), P. G. Jonker (Instituto Holandês de Investigação Espacial, Utrecht, Holanda; Universidade Radboud de Nijmegen, Nijmegen, Holanda), I. Arcavi (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, EUA; University of California, Santa Barbara, EUA), C. Fremling (Universidade de Estocolmo, Estocolmo, Suécia), J. R. Maund (University of Sheffield, Sheffield, RU), S. J. Smartt (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), T. Krühler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Alemanha), J. C. A. Miller-Jones (ICRAR - Curtin University, Perth, Austrália), P. M. Vreeswijk (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel), A. Gal-Yam (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel), P. A. Mazzali (Liverpool John Moores University, Liverpool, RU; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching b. München, Alemanha), A. De Cia (Observatório Europeu do Sul, Garching b. München, Alemanha), D. A. Howell (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, EUA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, EUA), C. Inserra (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), F. Patat (Observatório Europeu do Sul, Garching b. München, Alemanha), A. de Ugarte Postigo (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Espanha; Instituto Niels Bohr, Copenhaga, Dinamarca), O. Yaron (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel), C. Ashall (Liverpool John Moores University, Liverpool, RU), I. Bar (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel), H. Campbell (University of Cambridge, Cambridge, RU; University of Surrey, Guildford, RU), T.-W. Chen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching b. München, Alemanha), M. Childress (University of Southampton, Southampton, RU), N. Elias-Rosa (Osservatoria Astronomico di Padova, Padova, Itália), J. Harmanen (Universidade de Turku, Piikkiö, Finlândia), G. Hosseinzadeh (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, EUA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, EUA), J. Johansson (Instituto de Ciências Weizmann, Rehovot, Israel), T. Kangas (Universidade de Turku, Piikkiö, Finlândia), E. Kankare (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), S. Kim (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), H. Kuncarayakti (Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile; Universidad de Chile, Santiago, Chile), J. Lyman (University of Warwick, Coventry, RU), M. R. Magee (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), K. Maguire (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), D. Malesani (Universidade de Copenhaga, Copenhaga, Dinamarca; DTU Space, Dinamarca), S. Mattila (Universidade de Turku, Piikkiö, Finlândia; Centro Finlandês de Astronomia com o ESO (FINCA), Universidade de Turku, Piikkiö, Finlândia; University of Cambridge, Cambridge, RU), C. V. McCully (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, Goleta, EUA; University of California Santa Barbara, Santa Barbara, EUA), M. Nicholl (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, EUA), S. Prentice (Liverpool John Moores University, Liverpool, RU), C. Romero-Cañizales (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile), S. Schulze (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Santiago, Chile), K. W. Smith (Queen’s University Belfast, Belfast, RU), J. Sollerman (Universidade de Estocolmo, Estocolmo, Suécia), M. Sullivan (University of Southampton, Southampton, RU), B. E. Tucker (Australian National University, Canberra, Austrália; ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics (CAASTRO), Austrália), S. Valenti (University of California, Davis, EUA), J. C. Wheeler (University of Texas at Austin, Austin, EUA) e D. R. Young (Queen’s University Belfast, Belfast, RU).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. 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, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1644, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.