Tecnologia Científica
Um buraco negro gigante destrói uma estrela massiva
Os astrônomos fizeram um estudo forense completo de uma estrela que foi dilacerada quando se aventurou muito perto de um buraco negro gigante e depois teve seu interior lançado no espaço.
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NASA - 23/08/2023
Este lançamento apresenta uma ilustração artística de detritos estelares vermelhos girando em torno de um buraco negro esférico gigante. O campo de detritos representa os restos de uma estrela com três vezes a massa do nosso Sol, que foi dilacerada pela imensa gravidade do buraco negro. Este evento de interrupção das marés é conhecido como ASASSN-14li. Suas consequências foram estudadas pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA, pelo XMM-Newton da ESA e por outros telescópios. No centro da ilustração está o buraco negro esférico, meio submerso no campo de detritos, que se assemelha à metade superior de uma bola negra. A bola fica no centro do campo de detritos em forma de disco, composto por anéis laranja e vermelho distintos. Uma longa e larga faixa de nuvem vermelha, representando parte do gás residual da estrela, entra na ilustração em nosso canto inferior esquerdo. Esta faixa de gás vermelho avança em direção ao nosso centro, atravessando o céu negro e estrelado. Lá, o gás se curva para a esquerda, atrás do buraco negro. Atraída pela gravidade, a fita de gás circunda o disco anelado de detritos estelares vermelho-tijolo e laranja dourado. Esses detritos orbitam e, eventualmente, caem no buraco negro. Uma tênue névoa azul parece irradiar do buraco negro e do campo de detritos estelares em órbita. Essa névoa representa a porção de gás estelar afastada do disco anelar por um vento. Crédito: NASA Uma tênue névoa azul parece irradiar do buraco negro e do campo de detritos estelares em órbita. Essa névoa representa a porção de gás estelar afastada do disco anelar por um vento. Crédito: NASA Uma tênue névoa azul parece irradiar do buraco negro e do campo de detritos estelares em órbita. Essa névoa representa a porção de gás estelar afastada do disco anelar por um vento. Crédito: NASA
Os astrônomos fizeram um estudo forense completo de uma estrela que foi dilacerada quando se aventurou muito perto de um buraco negro gigante e depois teve seu interior lançado no espaço.
O Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o XMM-Newton da ESA estudaram a quantidade de nitrogênio e carbono perto de um buraco negro conhecido por ter destruído uma estrela. Os astrónomos pensam que estes elementos foram criados dentro da estrela antes de esta ter sido dilacerada à medida que se aproximava do buraco negro.
“Estamos vendo as entranhas do que costumava ser uma estrela”, disse Jon Miller, da Universidade de Michigan, que liderou o estudo. "Os elementos deixados para trás são pistas que podemos seguir para descobrir que tipo de estrela morreu."
Os astrônomos encontraram muitos exemplos de "eventos de ruptura de maré" nos últimos anos, onde as forças gravitacionais de um buraco negro massivo destroem uma estrela. Isso causa uma explosão, muitas vezes vista em luz óptica e ultravioleta e raios-X, à medida que os detritos da estrela são aquecidos. Este evento, denominado ASASSN-14li, se destaca por diversos motivos.
No momento da descoberta, em novembro de 2014, foi a perturbação de maré mais próxima da Terra (290 milhões de anos-luz) descoberta em cerca de uma década. Devido a esta proximidade, ASASSN-14li forneceu um nível extraordinário de detalhe sobre a estrela destruída. A equipa de Miller aplicou novos modelos teóricos para fazer estimativas melhoradas, em comparação com trabalhos anteriores, da quantidade de azoto e carbono em torno do buraco negro.
“Esses telescópios de raios-X podem ser usados ??como ferramentas forenses no espaço”, disse a coautora Brenna Mockler, dos Observatórios Carnegie e da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “A quantidade relativa de nitrogênio para carbono que encontramos aponta para material do interior de uma estrela condenada pesando cerca de três vezes a massa do sol”.
A estrela em ASASSN-14li é, portanto, uma das mais massivas – e talvez a mais massiva – que os astrônomos já viram ser dilacerada por um buraco negro até hoje.
"ASASSN-14li é empolgante porque uma das coisas mais difíceis com interrupções de maré é ser capaz de medir a massa da estrela azarada, como fizemos aqui", disse o coautor Enrico Ramirez-Ruiz da Universidade da Califórnia, Santa Cruz. . “Observar a destruição de uma estrela massiva por um buraco negro supermassivo é fascinante porque espera-se que estrelas mais massivas sejam significativamente menos comuns do que estrelas de massa menor”.
Cortes estreitos de 2,5 Å dos espectros XMM-Newton de ASASSN-14li mostrados na
Figura 1. O espectro RGS1 é mostrado em preto; o espectro RGS2 em cinza. Ambos
os espectros são deslocados para o quadro hospedeiro. O modelo em azul são XMMs
com abundâncias solares; o modelo em vermelho é XMMt com abundâncias
descongeladas de N e C, dando [N/C] ? 2,4. O painel esquerdo centraliza a
linha N vii semelhante a H em 24,78 Å, o painel do meio centraliza a linha
N vi semelhante a He em 28,78 Å e o painel direito centraliza a linha C vi
semelhante a H em 33,73 Å. Crédito: The Astrophysical Journal Letters
(2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ace03c
No início deste ano, outra equipe de astrônomos relatou o evento "Scary Barbie", onde estimaram que uma estrela com cerca de 14 vezes a massa do sol foi destruída por um buraco negro. No entanto, isso ainda não foi confirmado como uma perturbação de maré, com a estimativa da massa da estrela baseada principalmente no brilho da explosão, e não em uma análise detalhada do material ao redor do buraco negro como no ASASSN-14li.
Outro aspecto interessante do resultado ASASSN-14li é o que isso significa para estudos futuros. Os astrônomos observaram estrelas moderadamente massivas como a ASASSN-14li no aglomerado estelar que contém o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia. Portanto, a capacidade de estimar massas estelares de estrelas rompidas pela maré potencialmente dá aos astrônomos uma maneira de identificar a presença de aglomerados estelares em torno de buracos negros supermassivos em galáxias mais distantes.
Até este estudo havia uma forte possibilidade de que os elementos observados em raios-X pudessem ter vindo do gás liberado em erupções anteriores do buraco negro supermassivo. O padrão de elementos analisados ??aqui, no entanto, parece ter vindo de uma única estrela.
Trabalho anterior publicado em 2017 por Chenwie Yang, da Universidade de Ciência e Tecnologia em Hefei, China, usou dados ultravioleta do Telescópio Espacial Hubble da NASA para mostrar que há nitrogênio aprimorado em comparação com o carbono em ASASSN-14li, mas em uma quantidade menor do que a de Miller. equipe encontrada usando dados de raios-X. Esses autores descobriram que a estrela tinha apenas mais de 0,6 vezes a massa do sol.
O trabalho foi publicado no The Astrophysical Journal Letters .
Mais informações: Jon M. Miller et al, Evidence of a Massive Stellar Disruption in the X-Ray Spectrum of ASASSN-14li, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ace03c
Informações do periódico: Astrophysical Journal Letters
