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sexta-feira, novembro 27, 2020
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Hubble encontra as melhores evidências para um buraco negro de tamanho médio

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                              Esta ilustração mostra um homicídio cósmico em ação. Uma estrela rebelde está sendo destruída pela intensa atração gravitacional de um buraco negro que contém dezenas de milhares de massas solares. Os restos estelares estão formando um disco de acreção ao redor do buraco negro. As labaredas de raios X do disco de gás superaquecido alertaram os astrônomos para a localização do buraco negro; caso contrário, espreitava desconhecido no escuro. O objeto indescritível é classificado como um buraco negro de massa intermediária (IMBH), pois é muito menos massivo que os buracos negros monstruosos que habitam os centros das galáxias. Portanto, as IMBHs são basicamente inativas porque não extraem tanto material e são difíceis de encontrar. As observações do Hubble fornecem evidências de que o IMBH mora dentro de um denso aglomerado de estrelas. O próprio aglomerado pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã. Crédito: NASA, ESA e D. Player (STScI)              Os astrônomos encontraram as melhores evidências para o autor de um homicídio cósmico: um buraco negro de uma classe ilusória conhecida como “massa intermediária”, que traiu sua existência destruindo uma estrela rebelde que passou muito perto.                                                       Pesando cerca de 50.000 vezes a massa do nosso Sol, o buraco negro é menor que os buracos negros supermassivos (em milhões ou bilhões de massas solares) que se encontram nos núcleos de grandes galáxias, mas maiores que os buracos negros de massa estelar formados por o colapso de uma estrela maciça. Esses buracos negros de massa intermediária (IMBHs) são um “elo perdido” há muito procurado na evolução dos buracos negros. Embora tenha havido alguns outros candidatos à IMBH, os pesquisadores consideram essas novas observações a evidência mais forte ainda para buracos negros de tamanho médio no universo. Foi necessário o poder combinado de dois observatórios de raios-X e a visão aguçada do Telescópio Espacial Hubble da NASA para prender a besta cósmica. “Buracos negros de massa intermediária são objetos muito esquivos, e por isso é fundamental considerar e descartar cuidadosamente explicações alternativas para cada candidato. Foi isso que o Hubble nos permitiu fazer pelo nosso candidato”, disse Dacheng Lin, da Universidade de New. Hampshire, investigador principal do estudo. Os resultados foram publicados em 31 de março de 2020, no The Astrophysical Journal Letters.                                 Os astrônomos encontraram a melhor evidência para um buraco negro de uma classe ilusória conhecida como “massa intermediária”, que traiu sua existência destruindo uma estrela rebelde que passou muito perto. Esta emocionante descoberta abre as portas para a possibilidade de muitos outros não serem detectados no escuro, esperando para serem entregues por uma estrela que passa muito perto. A história da descoberta se assemelha a uma história de Sherlock Holmes, envolvendo a meticulosa construção de casos passo a passo necessária para capturar o culpado. Lin e sua equipe usaram o Hubble para acompanhar as pistas do Observatório de Raios-X Chandra da NASA e da Missão Multi-Espelho de Raios-X da ESA (Agência Espacial Européia) (XMM-Newton). Em 2006, esses satélites detectaram uma poderosa explosão de raios-X, mas não conseguiram determinar se ela se originou de dentro ou de fora da nossa galáxia. Os pesquisadores atribuíram isso a uma estrela sendo despedaçada depois de chegar muito perto de um objeto compacto gravitacionalmente poderoso, como um buraco negro. Surpreendentemente, a fonte de raios-X, denominada 3XMM J215022.4? 055108, não estava localizada no centro de uma galáxia, onde normalmente residiam enormes buracos negros. Isso gerou esperanças de que um IMBH fosse o culpado, mas primeiro outra fonte possível do surto de raios-X teve que ser descartada: uma estrela de nêutrons em nossa própria Via Láctea, esfriando depois de ser aquecida a uma temperatura muito alta. Estrelas de nêutrons são os restos esmagados de uma estrela explodida.                                                                                      O Hubble foi apontado para a fonte de raios-X para resolver sua localização precisa. Imagens profundas e de alta resolução fornecem fortes evidências de que os raios X emanaram não de uma fonte isolada em nossa galáxia, mas de um aglomerado de estrelas distantes e densos nos arredores de outra galáxia – exatamente o tipo de lugar que os astrônomos esperavam encontrar. IMBH. Pesquisas anteriores do Hubble mostraram que a massa de um buraco negro no centro de uma galáxia é proporcional à protuberância central da galáxia hospedeira. Em outras palavras, quanto mais massiva a galáxia, mais massivo é o seu buraco negro. Portanto, o aglomerado de estrelas que abriga 3XMM J215022.4-05108 pode ser o núcleo despojado de uma galáxia anã de massa mais baixa que foi gravitacionalmente e tidally perturbada por suas interações estreitas com seu atual hospedeiro maior da galáxia.                               Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble identificou a localização de um buraco negro de massa intermediária, pesando 50.000 vezes a massa do nosso Sol (tornando-o muito menor que os buracos negros supermassivos encontrados no centro das galáxias). O buraco negro, denominado 3XMM J215022.4? 055108, é indicado pelo círculo branco. O tipo indescritível de buraco negro foi identificado pela primeira vez em uma explosão de raios X reveladores emitidos por gás quente de uma estrela quando foi capturada e destruída pelo buraco negro. O Hubble era necessário para identificar a localização do buraco negro na luz visível. A imagem profunda e de alta resolução do Hubble mostra que o buraco negro reside dentro de um denso aglomerado de estrelas que está muito além da galáxia da Via Láctea. O aglomerado de estrelas fica nas proximidades da galáxia, no centro da imagem. Galáxias de fundo com aparência muito menor aparecem espalhadas pela imagem, incluindo uma espiral frontal logo acima da galáxia central em primeiro plano. Esta foto foi tirada com a Câmera Avançada para Pesquisas do Hubble. Crédito: NASA, ESA e D. Lin (Universidade de New Hampshire)              As IMBHs têm sido particularmente difíceis de encontrar porque são menores e menos ativas que os buracos negros supermassivos; eles não têm fontes de combustível prontamente disponíveis, nem uma força gravitacional tão forte para atrair estrelas e outros materiais cósmicos que produziriam raios-X reveladores. Os astrônomos precisam essencialmente pegar uma IMBH em flagrante no ato de devorar uma estrela. Lin e seus colegas vasculharam o arquivo de dados XMM-Newton, pesquisando centenas de milhares de observações para encontrar um candidato à IMBH. O brilho dos raios X da estrela triturada permitiu aos astrônomos estimar a massa de 50.000 massas solares do buraco negro. A massa da IMBH foi estimada com base na luminosidade dos raios X e na forma espectral. “Isso é muito mais confiável do que usar a luminosidade dos raios X sozinha, como normalmente feito anteriormente para candidatos anteriores da IMBH”, disse Lin. “A razão pela qual podemos usar os ajustes espectrais para estimar a massa da IMBH para o nosso objeto é que sua evolução espectral mostrou que ela estava no estado espectral térmico, um estado comumente visto e bem compreendido no acúmulo de buracos negros de massa estelar”.                               A impressão deste artista mostra uma estrela sendo dilacerada por um buraco negro de massa intermediária (IMBH), cercado por um disco de acréscimo. Esse disco fino e rotativo de material consiste nas sobras de uma estrela que foi
destruída pelas forças de maré do buraco negro. Crédito: ESA / Hubble, M. Kornmesser              Este objeto não é o primeiro a ser considerado um candidato provável a um buraco negro de massa intermediária. Em 2009, o Hubble se uniu ao observatório Swift da NASA e ao XMM-Newton da ESA para identificar o que é interpretado como um IMBH, chamado HLX-1, localizado na borda da galáxia ESO 243-49. Também está no centro de um jovem e massivo aglomerado de estrelas azuis que pode ser um núcleo de galáxia anã despojado. Os raios X provêm de um disco quente de acreção ao redor do buraco negro. “A principal diferença é que nosso objeto está despedaçando uma estrela, fornecendo fortes evidências de que é um buraco negro maciço, em vez de um buraco negro de massa estelar, já que as pessoas geralmente se preocupam com candidatos anteriores, incluindo o HLX-1”, disse Lin. Encontrar esse IMBH abre a porta para a possibilidade de muitos outros não serem detectados no escuro, esperando para serem entregues por uma estrela que passa muito perto. Lin planeja continuar seu meticuloso trabalho de detetive, usando os métodos que sua equipe provou ser bem-sucedida. Muitas perguntas ainda precisam ser respondidas. Um buraco negro supermassivo cresce a partir de uma IMBH? Como se formam as IMBHs? Os aglomerados de estrelas densas são sua casa favorita?                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   Citação:                                                  Hubble encontra as melhores evidências para um buraco negro de médio porte indescritível (2020, 31 de março)                                                  consultado em 31 de março de 2020                                                  https://phys.org/news/2020-03-hubble-evidence-elusive-mid-sized-black.html                                                                                                                                       Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma                                             parte pode ser reproduzida sem a permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.                                                                                                                               

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