Os astrónomos descobriram a expansão óptica invulgar que resulta da destruição de uma estrela por um buraco negro – e o buraco negro, conhecido como evento de perturbação de marés (TDE), parece ser um exemplo de um indescritível “buraco negro de massa intermédia”.
Os TDEs geralmente ocorrem quando as estrelas passam muito próximas umas das outras Buracos negros supermassivos Situada no coração de galáxias massivas, produz enormes rendimentos Gravidade Esses titãs cósmicos esticam simultaneamente o corpo estelar horizontal e verticalmente. Essa “espaguetificação” cria um macarrão estelar ao redor do buraco negro. Alguns dos restos são alimentados no buraco negro central, enquanto explodem em jatos de alta energia a velocidades próximas da da luz. Esses fenômenos podem levar centenas de dias ou até anos para desaparecer.
“AT2022zod tem as características de um TDE, uma explosão que observamos quando uma estrela é dilacerada por uma interação com um buraco negro. Estes eventos não são comuns, mas como esperamos um buraco negro supermassivo no centro de quase todas as galáxias, espera-se que os TDEs sejam observados no centro da sua galáxia hospedeira,” disse o líder da equipa, Gdin Dicom, da Austrália. “No entanto, o AT2022zod é um pouco mais nuclear e é muito mais curto em comparação com os TDEs observados anteriormente, embora seja mais energético.”
Dadas essas grandes distâncias, os TDEs normalmente duram centenas de dias, tornando o período de um mês do AT2022zod, de 13 de outubro a 18 de novembro, extremamente incomum. “Uma galáxia elíptica, famosa por abrigar uma grande população de aglomerados de estrelas, não tem núcleo e, por um curto período de tempo, intrigou-nos que pudesse ser um dos esquivos buracos negros de massa intermediária que poderiam existir fora do centro galáctico.
Acredita-se que buracos negros supermassivos tenham milhões ou bilhões de vezes a sua massa o solAcredita-se que buracos negros de massa estelar, formados a partir de estrelas massivas moribundas, tenham massas que variam de três a várias centenas de vezes a massa do Sol. Entre esses dois tipos de buracos negros resta uma grande faixa de massa na qual se pensa que buracos negros de massa intermediária apropriadamente chamados se situam.
Uma vez que se pensa que os buracos negros super-rápidos crescem através de cadeias de acoplamento entre buracos negros cada vez mais massivos, é razoável assumir que os buracos negros de massa intermédia desempenham um papel importante neste processo de crescimento. Isto significa que buracos negros nesta faixa de massa deveriam ser encontrados em todo o universo, mas os astrônomos tiveram muita dificuldade em encontrá-los.
“Acho que é realmente difícil exagerar o quão ruins somos em encontrar buracos negros de massa intermediária. Somos bons em encontrar buracos negros supermassivos e, graças aos detectores de ondas gravitacionais LIGO-Virgo-Kagra, estamos melhorando em encontrar buracos negros de massa estelar. A comunidade astronômica”, disse Tage. “Até agora, sabe-se da existência de TDEs de buracos negros interestelares, mas são muito difíceis de observar. Na maioria das vezes, são obscurecidos por outras atividades na região central da galáxia.”
Os astrónomos conseguem distinguir entre TDEs causados por buracos negros interestelares e aqueles produzidos quando buracos negros supermassivos destroem estrelas devido ao local onde ocorrem e à duração destes eventos.
“Com a nossa compreensão atual do comportamento do DTE, sabemos que a duração do evento é proporcional à massa do buraco negro, portanto, sendo todo o resto igual, pontos de duração mais curta tendem a ter buracos negros de menor massa”, disse Dage. “O que me convenceu no AT2022zod foi que quando o comparei com outros TDEs à mesma distância ou com galáxias hospedeiras semelhantes, não correspondia ao mesmo comportamento.”
A descoberta deste TDE fora do centro também pode revelar mais sobre o ambiente ocupado por este buraco negro de massa intermédia. Por exemplo, parece claro que os TDEs são mais prováveis de ocorrer em regiões onde as estrelas estão densamente aglomeradas. “Se você não estiver em algum tipo de aglomerado estelar, normalmente o aglomerado estelar nuclear central da galáxia hospedeira, você não obterá um TDE, porque as chances de uma determinada estrela se aproximar de um buraco negro são muito baixas”, disse Tage. Esta densidade estelar é encontrada no centro das galáxias, mas também existem regiões não centrais das galáxias onde as estrelas estão fortemente compactadas.
Buracos negros supermassivos falharam?
A equipe levanta a hipótese de que este TDE ocorreu em um aglomerado globular ou galáxia anã ultracompacta (UCD) dentro do SDSS J105602.80+561214.7. Tanto os aglomerados globulares quanto os UCTs são aglomerados densamente compactados de estrelas antigas.
“Estes sistemas são essencialmente fábricas de buracos negros, e os seus sistemas lotados e dinâmicos proporcionam oportunidades para os buracos negros se fundirem e crescerem na gama de massa intermédia, particularmente através de colisões estelares descontroladas,” disse Tage. “Quando você combina isso com a evidência observacional para estudos da dinâmica dos buracos negros em UCDs, eles criam ambientes muito atraentes para hospedar buracos negros de massa intermediária!”
As origens dos UCDs estão atualmente envoltas em mistério. Estas regiões estelares densas podem surgir quando dois aglomerados globulares são unidos, colidem e se fundem, ou podem ser UCDs anãs. Galáxias Eles são despojados de suas estrelas externas, deixando-os com um núcleo galáctico despojado, compacto e denso.
“Estes dois cenários de formação diferentes têm implicações muito diferentes para a evolução dos buracos negros. Se forem núcleos despojados, são buracos negros supermassivos ‘fracassados’, com um caminho de formação semelhante aos buracos negros supermassivos e galáxias massivas,” explicou Daage. “Se fossem grandes aglomerados globulares, as coisas seriam bem diferentes e a dinâmica desempenharia um papel importante na formação e evolução dos buracos negros.”
Dage disse que os cientistas sabem que as galáxias elípticas hospedam tanto sistemas estelares de aglomerados globulares quanto UCTs, mas neste caso, a galáxia hospedeira está tão distante que a equipe não consegue dissecar a natureza do verdadeiro ambiente de AT2022zod. “Sabemos que está em algum tipo de constelação”, disse Tage. “Eu pessoalmente preferiria que estivesse num aglomerado globular, mas pelo que sabemos sobre sistemas próximos, o UCD faz muito sentido como hospedeiro no universo próximo.”
Ele acrescentou que vários estudos da física dos UCDs mostraram que eles hospedam buracos negros na faixa de massa estimada para AT2022zod. Isto inclui uma estrutura na Via Láctea chamada Omega Centauri, embora Dage ressalte que ainda há algum debate sobre se o aglomerado de estrelas mais denso da nossa galáxia é um UCD ou um aglomerado globular.
Embora o ambiente do TDE AT2022zod possa permanecer um mistério num futuro próximo, a investigação da equipa poderá fornecer um roteiro muito necessário para encontrar buracos negros interestelares, que são particularmente relevantes. Observatório Vera C. Rubin Começa a conduzir sua Pesquisa do Legado Decadal de Espaço e Tempo (LSST).
“Rubin está preparado para causar um impacto tão grande – fornecerá uma cobertura óptica incrivelmente sensível durante 10 anos de milhões de enxames estelares num raio de 330 milhões de anos-luz, e deverá ser sensível à população de TDE alojados em ambientes estelares densos,” concluiu Tage. “Precisamos ter certeza de que estamos procurando nos lugares certos, podemos fazer um acompanhamento imediato para entender melhor a física e o sistema hospedeiro, e podemos interpretar o que vemos”.
Os resultados do painel estão disponíveis no site do Paper Repository arXiv.
