No início deste ano, os astrônomos estavam acompanhando os dados do Zwicky Transient Facility, uma pesquisa de todo o céu baseada no Observatório Palomar, na Califórnia, quando detectaram um flash extraordinário em uma parte do céu onde nenhuma luz havia sido observada à noite. antes da. A partir de um cálculo aproximado, o flash parecia emitir mais luz do que 1.000 trilhões de sóis.

A equipe, liderada por pesquisadores da NASA, Caltech e de outros lugares, publicou sua descoberta em um boletim de astronomia, onde o sinal chamou a atenção de astrônomos de todo o mundo, incluindo cientistas do MIT. Nos dias seguintes, vários telescópios se concentraram no sinal para coletar mais dados em vários comprimentos de onda nas bandas de raios-X, ultravioleta, óptica e rádio, para ver o que poderia produzir uma quantidade tão grande de luz.

Agora, os astrônomos do MIT junto com seus colaboradores determinaram uma fonte provável para o sinal. Em um estudo publicado na Nature Astronomy , os cientistas relatam que o sinal, chamado AT 2022cmc, provavelmente vem de um jato relativístico de matéria saindo de um buraco negro supermassivo próximo à velocidade da luz. Eles acreditam que o jato é o produto de um buraco negro que de repente começou a devorar uma estrela próxima, liberando uma enorme quantidade de energia no processo.

Os astrônomos observaram outros "eventos de ruptura de maré", ou TDEs, nos quais uma estrela passageira é dilacerada pelas forças de maré de um buraco negro. AT 2022cmc é mais brilhante do que qualquer TDE descoberto até o momento. A fonte também é o TDE mais distante já detectado, a cerca de 8,5 bilhões de anos-luz de distância – mais da metade do universo.

Como um evento tão distante pode aparecer tão brilhante em nosso céu? A equipe diz que o jato do buraco negro pode estar apontando diretamente para a Terra, fazendo com que o sinal pareça mais brilhante do que se o jato estivesse apontando em qualquer outra direção. O efeito é "aumento de Doppler" e é semelhante ao som amplificado de uma sirene passando.

AT 2022cmc é o quarto TDE intensificado por Doppler já detectado e o primeiro evento desse tipo observado desde 2011. É também o primeiro TDE descoberto usando um levantamento óptico do céu .

À medida que telescópios mais poderosos forem lançados nos próximos anos, eles revelarão mais TDEs, que podem lançar luz sobre como os buracos negros supermassivos crescem e moldam as galáxias ao seu redor.

“Sabemos que há um buraco negro supermassivo por galáxia, e eles se formaram muito rapidamente no primeiro milhão de anos do universo”, diz o coautor Matteo Lucchini, pós-doutorado no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "Isso nos diz que eles se alimentam muito rápido, embora não saibamos como esse processo de alimentação funciona. Portanto, fontes como um TDE podem realmente ser uma boa sondagem de como esse processo acontece."

Os coautores de Lucchini no MIT incluem o primeiro autor Dheeraj "DJ" Pasham, Peter Kosec, Erin Kara e Ronald Remillard, juntamente com colaboradores em universidades e instituições em todo o mundo.

Após a descoberta inicial do AT 2022cmc, Pasham e Lucchini se concentraram no sinal usando o Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER), um telescópio de raios-X que opera a bordo da Estação Espacial Internacional.

"As coisas pareciam bastante normais nos primeiros três dias", lembra Pasham. "Então nós olhamos para ele com um telescópio de raios-X, e o que descobrimos foi que a fonte era muito brilhante."

Normalmente, esses flashes brilhantes no céu são explosões de raios gama - jatos extremos de emissões de raios-X que são expelidos do colapso de estrelas massivas.

"Este evento em particular foi 100 vezes mais poderoso do que o mais poderoso brilho pós-explosão de raios gama", diz Pasham. "Foi algo extraordinário."

A equipe então reuniu observações de outros telescópios de raios-X, rádio, ópticos e UV e rastreou a atividade do sinal nas semanas seguintes. A propriedade mais notável que eles observaram foi a extrema luminosidade do sinal na banda de raios-X. Eles descobriram que as emissões de raios-X do AT 2022cmc oscilaram amplamente por um fator de 500 em algumas semanas,

Eles suspeitaram que essa atividade extrema de raios-X deve ser alimentada por um "episódio de acreção extrema" - um evento que gera um enorme disco agitado, como um evento de ruptura de maré, no qual uma estrela fragmentada cria um redemoinho de detritos ao cair. em um buraco negro.

De fato, a equipe descobriu que a luminosidade de raios-X do AT 2022cmc era comparável, embora mais brilhante do que, três TDEs detectados anteriormente. Esses eventos brilhantes geraram jatos de matéria apontando diretamente para a Terra. Os pesquisadores se perguntaram: se a luminosidade do AT 2022cmc é o resultado de um jato semelhante à Terra, quão rápido o jato deve estar se movendo para gerar um sinal tão brilhante? Para responder a isso, Lucchini modelou os dados do sinal, assumindo que o evento envolvia um jato indo direto para a Terra.

"Descobrimos que a velocidade do jato é 99,99% da velocidade da luz", diz Lucchini.

Para produzir um jato tão intenso, o buraco negro deve estar em uma fase extremamente ativa – o que Pasham descreve como um “frenesi de hiperalimentação”.

"Provavelmente está engolindo a estrela a uma taxa de metade da massa do sol por ano", estima Pasham. “Muitas dessas perturbações de maré acontecem no início, e fomos capazes de capturar esse evento logo no início, dentro de uma semana após o buraco negro começar a se alimentar da estrela”.

"Esperamos muitos mais desses TDEs no futuro", acrescenta Lucchini. "Então poderemos dizer, finalmente, como exatamente os buracos negros lançam esses jatos extremamente poderosos."