Buracos negros, anteriormente elusivos e invisíveis, foram detectados através da observação de eventos de perturbação de marés (TDEs), onde estrelas são violentamente destruídas, gerando explosões luminosas que podem ser observadas a grandes distâncias.
O dramático escurecimento da fonte de luz confirma a sua localização a cerca de 860 milhões de anos-luz da Terra. precisão A partir de um modelo detalhado desenvolvido por uma equipe de astrofísicos da Universidade de Syracuse, Instituto de Tecnologia de Massachusettse Instituto de Ciências do Telescópio Espacial.
Compreendendo os buracos negros por meio de TDEs
Telescópios poderosos, por exemplo NASAOs observatórios de raios X Hubble, James Webb e Chandra fornecem aos cientistas uma janela para o espaço profundo para explorar a física dos buracos negros. Embora alguém possa se perguntar como você pode “ver” um buraco negro, Buraco negroEstrelas que absorvem toda a luz são possíveis graças a eventos de perturbação de marés (TDEs) – onde uma estrela é destruída por um buraco negro supermassivo e pode alimentar uma “explosão de acreção luminosa”. Com a sua luminosidade milhares de milhares de milhões de vezes mais brilhante que a do Sol, os eventos de acreção permitem aos astrofísicos estudar buracos negros supermassivos (SMBHs) a distâncias cósmicas.
Os TDEs ocorrem quando uma estrela é violentamente dilacerada pelo enorme campo gravitacional de um buraco negro. À medida que a estrela se rompe, os seus restos transformam-se numa corrente de detritos que cai de volta no buraco negro para formar um disco de material extremamente quente e brilhante que orbita o buraco negro, chamado disco de acreção. Os cientistas podem estudar este fenómeno para fazer observações diretas de TDEs e compará-los com modelos teóricos para ligar as observações às propriedades físicas de estrelas dilaceradas e buracos negros dilacerados.
Inovações na pesquisa de buracos negros
Uma equipe de físicos da Syracuse University, MIT, e do Space Telescope Science Institute usaram modelagem detalhada para prever o brilho e o escurecimento de AT2018fyk, um TDE parcial recorrente, o que significa que o núcleo de alta densidade da estrela escapou da interação gravitacional com o SMBH, permitindo-lhe orbita o buraco negro. E rasgando mais de uma vez.
O modelo previu que AT2018fyk “escureceria” em agosto de 2023, uma previsão que foi confirmada quando a fonte desapareceu no verão passado, fornecendo evidências de que o seu modelo oferece uma nova forma de explorar a física dos buracos negros. Seus resultados foram publicados na revista Nature. o Cartas de diários astrofísicos.
Fonte de alta energia
Graças a pesquisas galácticas incrivelmente detalhadas, os cientistas estão observando mais fontes de luz indo e vindo do que nunca. As pesquisas examinam hemisférios inteiros em busca de aumentos ou escurecimentos repentinos nas fontes, o que indica aos pesquisadores que algo mudou. Ao contrário do telescópio da sua sala de estar, que só pode focar a luz visível, telescópios como o Chandra podem detectar fontes de luz no que é conhecido como espectro de raios X emitido por matéria que está a milhões de graus de temperatura.
A luz visível e os raios X são formas de radiação eletromagnética, mas os raios X têm comprimentos de onda mais curtos e maior energia. Semelhante à forma como o seu fogão fica “em brasa” depois de ligá-lo, o gás que compõe o disco “brilha” em diferentes temperaturas, com o material mais quente localizado mais próximo do buraco negro. No entanto, em vez de irradiar a sua energia em comprimentos de onda ópticos visíveis a olho nu, o gás mais quente no disco de acreção emite no espectro de raios-X. Estes são os mesmos raios X que os médicos usam para obter imagens dos ossos que podem passar através dos tecidos moles e, devido a esta relativa transparência, os detectores usados pelos telescópios de raios X da NASA são especificamente concebidos para detectar esta radiação de alta energia.
Desempenho repetido
Em janeiro de 2023, uma equipe de físicos, incluindo Eric Coughlin, professor do Departamento de Física da Universidade de Syracuse, e Dheeraj R. “D.J.” Basham, cientista pesquisador do MIT, e Thomas Wevers, pesquisador do Space Telescope Science Institute, escreveram um artigo em Cartas de diários astrofísicos Esta equipe propôs um modelo detalhado para recorrência parcial de TDE. Os seus resultados foram os primeiros a mapear a órbita de reentrada de uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo – revelando novas informações sobre um dos ambientes mais extremos do Universo.
A equipa baseou o seu estudo num fenómeno TDE conhecido como AT2018fyk (AT significa “fenômenos astrofísicos transitórios”), onde foi sugerido que uma estrela foi capturada por um buraco negro supermassivo através de um processo de troca conhecido como “captura de crista”. Originalmente, uma das duas estrelas fazia parte de um sistema binário (duas estrelas orbitando uma à outra sob sua gravidade mútua), e presumia-se que uma estrela foi capturada pelo campo gravitacional do buraco negro enquanto a outra estrela (não capturada) foi ejetada de o centro galáctico a velocidades semelhantes a ~ 1000 km/s.
Uma vez ligada ao buraco negro supermassivo, a estrela que alimenta a emissão do AT2018fyk é repetidamente despojada da sua camada exterior cada vez que passa pela sua maior aproximação ao buraco negro. As camadas externas despojadas da estrela formam o disco de acreção brilhante, que os pesquisadores podem estudar usando telescópios de raios X e ultravioleta/ópticos que monitoram a luz de galáxias distantes.
Embora os TDEs sejam tipicamente únicos porque o intenso campo gravitacional do buraco negro supermassivo destrói a estrela, o que significa que o buraco negro supermassivo volta a desaparecer na escuridão após a explosão de acreção, AT2018fyk apresentou uma oportunidade única para explorar um TDE parcial repetido.
A equipa de investigação utilizou três telescópios para fazer as descobertas iniciais e subsequentes: SWIFT e Chandra, ambos operados pela NASA, e XMM-Newton, uma missão europeia. Detectado pela primeira vez em 2018, o AT2018fyk está a cerca de 860 milhões de anos-luz de distância, o que significa que, devido ao tempo que a luz leva para viajar, isso aconteceu em “tempo real” há cerca de 860 milhões de anos.
A equipe usou modelos detalhados para prever que a fonte de luz desapareceria repentinamente por volta de agosto de 2023, e depois voltaria a brilhar quando a matéria recentemente removida se acumulasse no buraco negro em 2025.
Explorando o futuro: expectativas e implicações
Confirmando a precisão do seu modelo, a equipe relatou uma diminuição no fluxo de raios X durante um período de dois meses, começando em 14 de agosto de 2023. Esta mudança repentina pode ser interpretada como um segundo desligamento da emissão.
“Fechar a emissão observada mostra que o nosso modelo e suposições são viáveis e indica que estamos de facto a ver uma estrela a ser lentamente devorada por um buraco negro distante e extremamente massivo,” diz Coughlin. “Em nosso artigo do ano passado, usamos restrições de explosão inicial, desvanecimento e novo brilho para prever que AT2018fyk deveria mostrar um desvanecimento repentino e rápido em agosto de 2023. se A estrela sobreviveu ao segundo encontro que levou à segunda explosão.
O facto de o sistema ter mostrado este fecho esperado aponta para várias distinções entre uma estrela e um buraco negro:
A estrela sobreviveu ao seu segundo encontro com o buraco negro;
A taxa de detritos removidos que retornam ao buraco negro está intimamente relacionada ao brilho do AT2018fyk;
O período orbital da estrela em torno do buraco negro é de cerca de 1.300 dias, ou cerca de 3,5 anos.
O segundo corte indica que outro novo brilho deverá ocorrer entre maio e agosto de 2025, e se a estrela sobreviver ao segundo encontro, espera-se que um terceiro corte ocorra entre janeiro e julho de 2027.
Quanto a saber se podemos contar com um novo brilho em 2025, Coughlin diz que a descoberta do segundo corte significa que a estrela perdeu mais massa recentemente, que deve retornar ao buraco negro para produzir um terceiro brilho.
“A única incerteza é o pico da emissão”, diz ele. “O segundo pico de rebrilhamento foi muito mais fraco que o primeiro, e é lamentável que a terceira explosão possa ter sido mais fraca. desta terceira explosão.”
Coughlin salienta que este modelo representa uma nova e excitante forma de estudar a frequência de TDEs parciais extremamente raros, que se pensa ocorrerem uma vez a cada milhão de anos numa determinada galáxia. Até agora, diz ele, os cientistas encontraram apenas quatro ou cinco sistemas que apresentam este comportamento.
“Com o advento de uma tecnologia de detecção aprimorada que detecta TDEs parciais mais frequentes, esperamos que este modelo seja uma ferramenta essencial para os cientistas na identificação dessas descobertas”, diz ele.
Referência: “Um possível segundo desligamento do AT2018fyk: um calendário orbital atualizado da estrela sobrevivente sob o modelo de evento de interrupção parcial recorrente das marés” por Dheeraj Basham, ER Coughlin e M. Gullo e T. Weavers, CJ Nixon e Jason T. Hinkle e A. Bandopadhyay, 14 de agosto de 2024, Cartas de diários astrofísicos. DOI: 10.3847/2041-8213/ad57b3
A super lua cheia e o eclipse lunar parcial desta semana foram fotografados por fotógrafos de todo o mundo, que estavam ansiosos para capturar a beleza da lua brilhando no céu noturno.
A lua cheia de 17/18 de setembro de 2024 foi uma superlua, uma lua cheia e um eclipse lunar parcial, tornando-se uma visão deslumbrante para aqueles que tinham céu limpo e puderam sair e observá-la.
O termo “Lua da Colheita” é um apelido informal para a lua cheia mais próxima do equinócio vernal em setembro, assim chamada historicamente por causa de sua proximidade com a época da colheita.
O termo “superlua” é o termo informal para o que é astronomicamente chamado de “lua perigeu”, ou seja, a lua no ponto mais próximo da Terra em sua órbita (perigeu), e é um dos três corpos celestes em alinhamento (conjunção), neste caso, o Sol, a Terra e a Lua.
Tecnicamente, as superluas podem ser maiores do que uma lua cheia “normal”, mas a diferença no tamanho aparente é tão pequena que é imperceptível ao olho humano.
No entanto, a superlua é um fenômeno comum em todo o mundo, pois ver uma lua cheia grande e brilhante no céu é sempre mágico, esteja a lua no perigeu ou não.
Mas para coroar a super lua cheia desta semana, nas primeiras horas de 18 de setembro, a lua cheia sofreu um eclipse lunar parcial, lançando a sombra da Terra sobre uma pequena porção da superfície da lua, causando um ligeiro efeito de escurecimento.
Como esperado, astrônomos e observadores da lua saíram em massa esta semana, com o objetivo de fotografar e observar o impressionante espetáculo lunar.
Aqui estão algumas das melhores fotos que vimos até agora.
Talvez o maior vulcão de Marte fique no topo de uma piscina de magma com 1.600 quilômetros de extensão. É possível que o Monte Olimpo entre em erupção novamente?
Uma enorme coluna de magma com mais de mil milhas de largura está subindo lenta mas seguramente sob a região vulcânica de Tharsis, em Marte, e pode um dia levar a uma poderosa erupção de… Sistema solarA montanha mais alta do mundo é o Monte Olimpo.
Tem 13,6 milhas (21,9 km) de altura, Monte Olimpo Ela se eleva tão alto no céu marciano que sua cratera se projeta Atmosfera de Marte E em espaçoO Monte Olimpo é acompanhado por outros três grandes vulcões na região de Tharsis: Monte Askrios, Monte Arsia e Monte Pavonis. Todos estes vulcões estão adormecidos há milhões de anos, mas isso pode estar a mudar, sugerem novas pesquisas.
“Marte pode ainda estar testemunhando movimentos ativos ocorrendo dentro dele, o que afeta e pode levar ao aparecimento de novas formações vulcânicas na superfície”, disse Bart Root, professor assistente da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, em um estudo publicado em a revista científica Nature. declaraçãoRoot apresentou a descoberta da sua equipe na Europlanet Science Conference na semana passada em Berlim.
Os quatro Vulcões De pé no Tharsis Bulge, uma enorme protuberância ao lado Marte Isto significa que tem 3.000 milhas (5.000 km) de largura e 4 milhas (7 km) de altura acima da sua circunferência, e isto não inclui a altura dos vulcões acima dele.
Ao estudar cuidadosamente as mudanças mínimas nas órbitas de muitos planetas, Satélites Sobre Marte – como Marte Expressoo Sonda de exploração de Marte E o Sonda de gás traço ExoMars — Root e seus colegas conseguiram mapear o campo gravitacional do planeta vermelho. Eles encontraram áreas onde atratividade As áreas onde a gravidade era mais forte eram as áreas onde a gravidade era mais fraca.
Relacionado a: Magma em Marte pode estar fluindo no subsolo agora
Além de medições sísmicas da espessura e elasticidade da crosta, manto e interior profundo do planeta que o compõe NASAMarte visão Novas descobertas da missão da NASA revelam as complexidades da distribuição de massa em Marte. Em vez de ser dividido em camadas organizadas como uma cebola, o interior de Marte é mais irregular, com anomalias de densidade variadas.
Assine nosso boletim informativo para receber as últimas atualizações sobre lançamentos de foguetes, eventos de observação do céu e muito mais!
A equipa de Root descobriu que abaixo de Tharsis existe uma vasta região de gravidade mais fraca, causada por uma zona de menor densidade com 1.750 km de largura e uma profundidade de 1.100 km. Eles interpretaram isso como uma enorme coluna de magma saindo lentamente de dentro do planeta, talvez para alimentar novamente os vulcões de Tharsis um dia.
No entanto, esta pluma do manto não é a única estranheza que a equipe de Root encontrou no mapa gravitacional. Eles também descobriram mais de 20 estruturas subterrâneas misteriosas de vários tamanhos – incluindo uma estrutura semelhante a um cachorro – sob o hemisfério norte de Marte, onde reside uma nuvem de poeira. Um antigo oceano já encheu as terras baixasEm contraste com a pluma do manto abaixo de Tharsis, estas formações do norte são mais densas do que as áreas circundantes e têm uma forte atração gravitacional. Estas estruturas não podem ser vistas da superfície de Marte; Eles estão enterrados nas profundezas dos sedimentos depositados pelo oceano.
“Essas estruturas densas podem ser de origem vulcânica ou podem ser materiais comprimidos devido a impactos antigos”, disse Root. “Parece não haver vestígios delas na superfície. No entanto, através de dados gravitacionais, temos uma visão interessante das estruturas mais antigas. história da metade norte de Marte.”
Será necessária uma nova missão para aprender mais sobre essas características misteriosas. Root faz parte de uma equipe que propõe Missão de Gravidade Quântica de Marte (McCullis)que desenharia um mapa detalhado do campo gravitacional de Marte a partir de sua órbita.
Lisa Wörner, pesquisadora do Centro Aeroespacial Alemão, disse no comunicado: “As observações usando o telescópio McCalls nos permitirão explorar melhor o interior de Marte. o manto, bem como compreender os processos dinâmicos na superfície, como as mudanças sazonais na atmosfera e a descoberta de reservatórios de água subterrâneos.”
Os astrônomos observaram dois jatos de plasma recordes disparando de um buraco negro supermassivo para o vazio além de sua galáxia hospedeira.
Os fluxos de plasma extremamente poderosos são os maiores já vistos, medindo 23 milhões de anos-luz de ponta a ponta, uma distância equivalente a 140 galáxias da Via Láctea dispostas lado a lado.
Os pesquisadores chamaram o impressionante par de jatos de Porphyrion, em homenagem a um gigante da mitologia grega. Fluxos estreitos e violentos emergem da parte superior e inferior do buraco negro supermassivo, com uma força total de trilhões de sóis.
Os jatos de buracos negros são fluxos de íons carregados, elétrons e outras partículas. Estas partículas são aceleradas quase à velocidade da luz devido aos enormes campos magnéticos que rodeiam os buracos negros. Esses jatos são conhecidos há mais de um século, mas até recentemente eram considerados raros e pouco difundidos.
O porfírio foi avistado pelo Telescópio Europeu de Baixa Frequência (Lofar) durante uma pesquisa do céu que revelou mais de 10.000 jatos de buracos negros gigantes. Muitas são tão poderosas que são impelidas para muito além da galáxia hospedeira do buraco negro e para as profundezas dos vastos vazios da teia cósmica, a teia de matéria que liga as galáxias.
Dado o tamanho do porfírio, os astrónomos suspeitam agora que tais jactos gigantes desempenham um papel na formação da evolução do Universo. Os jatos de buracos negros podem eliminar a formação de estrelas, mas também podem expelir enormes quantidades de matéria e energia nas profundezas do espaço.
“Os porfírios mostram que coisas pequenas e grandes no universo estão intimamente ligadas”, disse o Dr. Martin Oei, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos EUA, e principal autor do estudo. Um artigo de pesquisa da revista Nature fala sobre esta descoberta“Vemos um único buraco negro produzindo uma estrutura em escala semelhante à estrutura de cordas e vazios cósmicos.”
Depois de avistar o planeta Porphyrion pesquisadores incluindo Martin Hardcastle professor de astrofísica na Universidade de Hertfordshire usaram o Giant Metrowave Radio Telescope na Índia e o Observatório Keck no Havaí para determinar sua localização dentro de uma galáxia dez vezes maior que a Via Láctea e cerca de 7,5 bilhões de milhas de distância da Terra.
Os jactos Porphyrion começaram a formar-se quando o Universo tinha cerca de 6,3 mil milhões de anos, menos de metade da sua idade actual. Foram necessários mil milhões de anos para os jactos atingirem o comprimento observado, acreditam os investigadores.
“Pode ter havido mais sistemas de jatos de buracos negros do tipo porfirion no passado e, juntos, eles poderiam ter um grande impacto na teia cósmica, influenciando a formação de galáxias, aquecendo o meio nos filamentos, e também poderiam magnetizar o vácuo cósmico”, disse Ooi. Chegamos a isso agora.