O universo é uma vasta extensão repleta de corpos celestes e fenômenos que continuam a cativar a imaginação humana. Um desses fenômenos é a existência de buracos negros supermassivos, que são bilhões de vezes mais pesados que o nosso Sol e são encontrados nos centros das galáxias ativas. Esses buracos negros consomem matéria de um redemoinho violento conhecido como disco de acreção, fazendo com que o núcleo galáctico brilhe intensamente em todo o espectro eletromagnético.
Na galáxia ativa OJ 287, localizada na constelação de Câncer e a aproximadamente 5 bilhões de anos-luz de distância, uma equipe internacional de astrônomos observou um espetáculo único – dois buracos negros supermassivos orbitando um ao outro. Esta galáxia está sob observação desde 1888 e, ao longo dos anos, os astrônomos notaram um padrão em sua emissão com dois ciclos, um de cerca de 12 anos e outro de 55 anos. Este padrão sugere a presença de dois buracos negros em órbita.
O movimento orbital desses buracos negros é revelado por uma série de erupções que ocorrem quando o buraco negro secundário mergulha no disco de acreção do buraco negro primário. Este mergulho aquece o material do disco, liberando gás quente como bolhas em expansão que causam uma explosão brilhante que dura cerca de duas semanas. Este processo é uma fração mais lento que a velocidade da luz, tornando-se um espetáculo de proporções cósmicas.
Astrônomos da Universidade de Turku, na Finlândia, e do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental, na Índia, liderados por Mauri Valtonen e Achamveedu Gopakumar, modelaram com sucesso a órbita desses buracos negros e previram o momento dessas erupções. Seus esforços, combinados com campanhas observacionais bem-sucedidas de 1983 a 2019, confirmaram a presença de um par de buracos negros supermassivos em OJ 287.
O maior buraco negro neste par pesa mais de 18 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, enquanto o menor é cerca de 100 vezes mais leve. Sua órbita é oblonga, não circular, acrescentando outra camada de complexidade ao seu comportamento. Antes de 2021, a existência do buraco negro menor era apenas inferida indiretamente a partir das explosões e seu efeito no jato do buraco negro maior.
Porém, em 2021/2022, ocorreu um avanço. Os astrônomos observaram diretamente o buraco negro menor pela primeira vez enquanto ele mergulhava no disco de acreção. Esperava-se que o mergulho produzisse um flash muito azul, o que foi observado por pesquisadores da Universidade Técnica Tcheca e do Instituto Astronômico da República Tcheca.
Durante esta campanha observacional, foram detectados dois novos tipos de erupções. O primeiro foi observado por uma equipe da Universidade Jagiellonian de Cracóvia, na Polônia. Essa erupção, 100 vezes mais brilhante que uma galáxia inteira, durou apenas um dia e ocorreu depois que o buraco negro menor recebeu uma enorme dose de gás durante seu mergulho. Esse processo de deglutição levou ao súbito brilho de OJ 287 e acredita-se que tenha fortalecido o jato que sai do buraco negro menor.
O segundo sinal inesperado foi uma explosão de raios gama observada pelo telescópio Fermi da NASA. Essa explosão coincidiu com o mergulho do buraco negro menor através do disco de gás. O jato do buraco negro menor interage com o gás do disco, levando à produção de raios gama. Uma explosão de raios gama semelhante ocorreu em 2013, confirmando a hipótese dos pesquisadores.
A explosão de um dia não havia sido observada antes devido à falta de monitoramento nas noites específicas em que ocorreu. Como explica o professor Valtonen, “ninguém observou o OJ287 exatamente naquelas noites em que ele fez sua acrobacia de uma noite. E sem o monitoramento intenso do grupo de Zola, também teríamos perdido desta vez.”
Essas descobertas tornam OJ 287 o melhor candidato para um par de buracos negros supermassivos que emitem ondas gravitacionais em frequências de nano-hertz. A galáxia está sendo monitorada pelo Event Horizon Telescope (EHT) e pelo Global mm-VLBI Array (GMVA) para evidências adicionais do par de buracos negros supermassivos. O objetivo é obter uma imagem de rádio do jato secundário, o que forneceria mais informações sobre o comportamento desses gigantes celestes.
A campanha 2021-2022 envolveu vários instrumentos, incluindo o telescópio de raios gama Fermi da NASA e o telescópio ultravioleta para raios-x Swift. As observações foram feitas em vários países, incluindo República Tcheca, Finlândia, Alemanha, Espanha, Itália, Japão, Índia, China, Grã-Bretanha e Estados Unidos. Observações de radiofrequência de OJ287 foram realizadas na Universidade de Aalto, Helsinki, Finlândia.
O estudo do OJ 287 permitiu aos astrônomos observar e prever o comportamento de pares de buracos negros supermassivos. Esta pesquisa representa um passo significativo em nossa compreensão dos buracos negros supermassivos e seu comportamento em galáxias ativas. Os resultados serão publicados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 521, Edição 4, pp. 6143-6155, junho de 2023.
Em conclusão, a observação e o estudo do par de buracos negros supermassivos em OJ 287 forneceram informações valiosas sobre o comportamento desses fenômenos celestes. A previsão e observação bem-sucedidas das erupções, a observação direta do buraco negro menor e a detecção de novos tipos de erupções contribuíram para nossa compreensão desses gigantes celestes. O monitoramento e estudo contínuos do OJ 287 prometem trazer ainda mais insights no futuro, ampliando ainda mais nosso conhecimento sobre o universo e os corpos celestes que o habitam.
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