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Missão TESS da NASA avista o seu primeiro buraco negro destruidor de estrelas


Esta ilustração mostra uma perturbação de maré, que ocorre quando uma estrela aproxima-se demasiado de um buraco negro e é despedaçada numa corrente de gás. Parte deste gás eventualmente assenta numa estrutura em torno do buraco negro chamada disco de acreção.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

Pela primeira vez, o satélite caçador de planetas da NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), observou um buraco negro a despedaçar uma estrela num fenômeno cataclísmico chamado evento de perturbação por forças de maré. As observações seguintes do Observatório Neil Gehrels Swift da NASA e de outras instalações produziram o olhar mais detalhado, até à data, dos primeiros momentos de uma destas ocorrências destruidoras de estrelas.

"Os dados do TESS permitem-nos ver exatamente quando este evento destrutivo, de nome ASASSN-19bt, começou a ficar mais brilhante, o que nunca pudemos fazer antes," disse Thomas Holoien, membro dos Observatórios Carnegie em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. "Dado que identificamos a perturbação de maré rapidamente com o ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae) cá no solo, conseguimos desencadear observações de acompanhamento em vários comprimentos de onda nos primeiros dias. Os dados iniciais serão incrivelmente úteis para modelar a física destas explosões."

O artigo que descreve estas descobertas, liderado por Holoien, foi publicado na edição de 27 de setembro da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

ASAS-SN, uma rede mundial de 20 telescópios robóticos com sede na Universidade Estatal do Ohio em Columbus, descobriu o evento no dia 29 de janeiro. Holoien estava a trabalhar no Observatório Las Campanas, no Chile, quando recebeu o alerta vindo da África do Sul do instrumento sul-africano deste projeto. Holoien apontou rapidamente dois telescópios em Las Campanas para ASASSN-19bt e depois solicitou observações de acompanhamento com o Swift, o XMM-Newton da ESA e com telescópios terrestres de 1 metro na rede global do Observatório Las Cumbres.

O TESS, no entanto, não precisou de ser chamado à ação porque já estava a olhar para a mesma área. O caçador de planetas monitoriza grandes áreas do céu, chamadas sectores, durante 27 dias de cada vez. Esta visão prolongada permite que o TESS observe trânsitos, quedas periódicas no brilho de uma estrela que podem indicar planetas em órbita.

A rede ASAS-SN começou a passar mais tempo a olhar para os sectores do TESS quando o satélite iniciou as suas operações científicas em julho de 2018. Os astrônomos anteciparam que o TESS podia captar a luz precoce de explosões estelares de curta duração, incluindo supernovas e perturbações de maré. O TESS viu ASASSN-19bt no dia 21 de janeiro, mais de uma semana antes do evento ter ficado suficientemente brilhante para a rede ASAS-SN o detectar. No entanto, o satélite só transmite dados para a Terra a cada duas semanas e, uma vez recebidos, têm que ser processados no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, Califórnia. De modo que os dados iniciais do TESS sobre o evento de perturbação de maré só ficaram disponíveis no dia 13 de março. É por isso que a obtenção de observações precoces de acompanhamento destes eventos depende da coordenação de levantamentos terrestres como o ASAS-SN.

Felizmente, a perturbação também ocorreu na zona de visualização contínua sul do TESS, que estava sempre à vista de uma das quatro câmaras do satélite (O TESS passou a monitorizar o céu do hemisfério norte no final de julho). A localização de ASASSN-19bt permitiu com que Holoien e seus colegas acompanhassem o evento em vários setores. Se tivesse ocorrido fora desta zona, o TESS podia ter perdido o início do surto explosivo.



"Os primeiros dados do TESS permitem-nos ver luz muito perto do buraco negro, muito mais perto do que pudemos ver antes," disse Patrick Vallely, coautor e investigador da NSF (National Science Foundation) na Universidade Estatal do Ohio. "Os dados também nos mostram que o aumento do brilho de ASASSN-19bt foi muito suave, o que nos ajuda a dizer que o evento foi uma perturbação de maré e não outro tipo de explosão, como no centro de uma galáxia ou uma supernova."

A equipe de Holoien usou os dados UV do Swift - os mais precoces já vistos para um evento de perturbação de maré - para determinar que a temperatura caiu cerca de 50%, de aproximadamente 40.000 para 20.000 graus Celsius, em poucos dias. É a primeira vez que uma diminuição tão precoce da temperatura já foi vista numa perturbação de maré, embora algumas teorias o tenham previsto, disse Holoien.

O mais típico para estes tipos de eventos foi o baixo nível de emissão de raios-X observado pelo Swift e pelo XMM-Newton. Os cientistas não entendem completamente por que razão as perturbações de maré produzem tanta emissão ultravioleta e tão poucos raios-X.

"Os cientistas têm sugerido várias teorias - talvez a luz 'ressalte' através dos detritos recém-formados e perca energia, ou talvez o disco se forme mais longe do buraco negro do que pensávamos originalmente e a luz não seja tão afetada pela extrema gravidade do objeto," disse S. Bradley Cenko, investigador principal do Swift no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. "Mais observações precoces destes eventos poderão ajudar-nos a responder a algumas destas questões duradouras."

Os astrônomos pensam que o buraco negro supermassivo que gerou ASASSN-19bt tem cerca de 6 milhões de vezes a massa do Sol. Está situado no centro de uma galáxia chamada 2MASX J07001137-6602251 localizada a mais ou menos 375 milhões de anos-luz na direção da constelação de Peixe Voador. A estrela destruída pode ter um tamanho parecido ao do nosso Sol.

As perturbações de maré são incrivelmente raras, ocorrendo uma vez a cada 10.000-100.000 anos numa galáxia do tamanho da nossa própria Via Láctea. As supernovas, em comparação, ocorrem mais ou menos a cada 100 anos. No total, os astrônomos observaram apenas cerca de 40 eventos de perturbação por forças de maré, e os cientistas previram que o TESS veria apenas um ou dois na sua missão inicial de dois anos.

"O TESS observar ASASSN-19bt tão cedo na sua missão, e na zona de observação constante onde podíamos vê-lo durante tanto tempo, é realmente extraordinário," disse Padi Boyd, cientista do projeto TESS em Goddard. "As futuras colaborações com observatórios em todo o mundo e em órbita ajudar-nos-ão a aprender ainda mais sobre as diferentes explosões que iluminam o cosmos."

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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