Nota de Imprensa

Astrónomos observam em tempo real o despertar de um buraco negro de grande massa

18 de Junho de 2024

No final de 2019, a galáxia SDSS1335+0728, que até ao momento tinha passado despercebida, começou subitamente a brilhar intensamente. Para compreenderem melhor este fenómeno, os astrónomos utilizaram dados de vários observatórios espaciais e terrestres, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), e seguiram esta variação do brilho da galáxia. Num trabalho publicado hoje, os investigadores concluem que estamos a assistir a mudanças nunca antes observadas numa galáxia: provavelmente resultado do súbito despertar do enorme buraco negro existente no seu núcleo.

"Imagine que está a observar uma galáxia distante há anos que se apresenta sempre calma e inativa", diz Paula Sánchez Sáez, astrónoma do ESO, Alemanha, e autora principal do artigo científico publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics. "De repente, o seu núcleo começa a apresentar enormes variações de brilho, diferentes de quaisquer eventos típicos que tenhamos observado até à data." Foi precisamente isto que aconteceu a SDSS1335+0728, agora classificada como possuindo um "núcleo galáctico ativo" — uma região compacta brilhante alimentada por um buraco negro de grande massa — após ter começado a brilhar intensamente em Dezembro de 2019 [1].

Alguns fenómenos, como explosões de supernovas ou eventos de maré (quando uma estrela se aproxima demasiado de um buraco negro e é despedaçada) podem fazer com que as galáxias se iluminem subitamente. Mas estas variações de brilho duram normalmente apenas algumas dezenas ou, no máximo, algumas centenas de dias. A SDSS1335+0728 continua ainda hoje a aumentar de brilho, ou seja, mais de quatro anos após ter sido vista a "acender-se" pela primeira vez. Além disso, as variações detectadas na galáxia, que se encontra a 300 milhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Virgem, são diferentes de todas as observadas anteriormente, necessitando, por isso, de uma explicação diferente.

Para tentar compreender estas variações de brilho, a equipa usou uma combinação de dados de arquivo e novas observações de várias infraestruturas, incluindo o instrumento X-shooter montado no VLT do ESO, instalado no deserto chileno do Atacama [2]. Comparando os dados obtidos antes e depois de Dezembro de 2019, os cientistas descobriram que a SDSS1335+0728 está agora a emitir muito mais radiação nos comprimentos de onda do ultravioleta, óptico e infravermelho. A galáxia começou também a emitir em raios X em Fevereiro de 2024. "Este comportamento não tem precedentes", comenta Sánchez Sáez, também do Millennium Institute of Astrophysics (MAS), Chile.

"A razão mais óbvia que explica este fenómeno é estarmos a observar o núcleo da galáxia a começar a mostrar atividade", explica a co-autora Lorena Hernández García, do MAS e da Universidade de Valparaíso, no Chile. "Se isto se comprovar, trata-se da primeira vez que observamos em tempo real a ativação de um buraco negro de grande massa".

Os buracos negros massivos, com massas superiores a cem mil vezes a do nosso Sol, existem no centro da maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. "Estes monstros gigantes estão normalmente adormecidos e não são diretamente visíveis", explica o co-autor Claudio Ricci, da Universidade Diego Portales, também no Chile. "No caso da SDSS1335+0728, pudemos observar o despertar do buraco negro massivo, que de repente começou a ‘banquetear-se’ com o gás disponível nas suas imediações, tornando-se muito brilhante.”

"Este processo nunca tinha sido observado anteriormente", afirma Hernández García. Estudos anteriores relataram galáxias inativas que se tornaram ativas após vários anos, mas esta é a primeira vez que o processo em si — o despertar do buraco negro — foi observado em tempo real. Ricci, que também está ligado ao Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim, na China, acrescenta: "Isto é algo que também poderia acontecer ao nosso Sgr A*, o buraco negro supermassivo situado no centro da nossa Galáxia", no entanto não é claro qual a probabilidade de tal acontecer.

Ainda são necessárias observações de acompanhamento para excluir explicações alternativas. Outra possibilidade é que estejamos a assistir a um evento de rutura de maré invulgarmente lento, ou mesmo a um novo fenómeno. Se for, de facto, um evento de maré, este será o mais longo e mais fraco alguma vez observado. "Independentemente da natureza das variações, esta galáxia dá-nos informações preciosas sobre a forma como os buracos negros crescem e evoluem", conclui Sánchez Sáez. “Estamos a prever que instrumentos como o MUSE no VLT, ou os que serão instalados no futuro Extremely Large Telescope (ELT), sejam fundamentais para compreender melhor porque é que esta galáxia está a aumentar de brilho."

Notas

[1] As variações de brilho invulgares da galáxia SDSS1335+0728 foram detectadas pelo telescópio Zwicky Transient Facility (ZTF), nos EUA. Neste seguimento, a equipa ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events), liderada pelo Chile, classificou a SDSS1335+0728 como um núcleo galáctico ativo.

[2] A equipa recolheu dados de arquivo do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) e do Galaxy Evolution Explorer (GALEX) da NASA, do Two Micron All Sky Survey (2MASS), do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), do instrumento eROSITA do IKI e do observatório espacial Spektr-RG do DLR. Para além do VLT do ESO, as observações de seguimento foram realizadas com o Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), o W. M. Keck Observatory e os Neil Gehrels Swift Observatory e Chandra X-ray Observatory da NASA.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “SDSS1335+0728: The awakening of a ∼ 10⁶M⊙ black hole” publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa é composta por: P. Sánchez-Sáez (Observatório Europeu do Sul, Garching, Alemanha [ESO] e Millenium Institute of Astrophysics, Chile [MAS]), L. Hernández-García (MAS e Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Chile [IFA-UV]), S. Bernal (IFA-UV e Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes, Chile [TITANS]), A. Bayo (ESO), G. Calistro Rivera (ESO), F. E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; Centro de Astroingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; MAS; e Space Science Institute, USA), C. Ricci (Instituto de Estudios Astrofísicos, Universidad Diego Portales, Chile [UDP] e Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica, China), A. Merloni (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Alemanha [MPE]), M. J. Graham (California Institute of Technology, EUA), R. Cartier (Gemini Observatory, NSF National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Chile, e UDP), P. Arévalo (IFA-UV e TITANS), R.J. Assel (UDP), A. Concas (ESO e INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Itália), D. Homan (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha [AIP]), M. Krumpe (AIP), P. Lira (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Chile [UChile], e TITANS), A. Malyali (MPE), M. L. Martínez-Aldama (Departamento de Astronomia, Universidad de Concepción, Chile), A. M. Muñoz Arancibia (MAS e Centro de Modelização Matemática, Universidade do Chile, Chile [CMM-UChile]), A. Rau (MPE), G. Bruni (INAF - Instituto de Astrofísica Espacial e Planetologia, Itália), F. Förster (Data and Artificial Intelligence Initiative, Universidade do Chile, Chile; MAS; CMM-UChile; e UChile), M. Pavez-Herrera (MAS), D. Tubín-Arenas (AIP) e M. Brightman (Cahill Center for Astrophysics, California Institute of Technology, EUA).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, Chéquia, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2409, 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.