No centro de uma galáxia distante, um buraco negro está lentamente consumindo um disco de gás que gira em torno dele como água circulando em um ralo. Conforme um fluxo constante de gás é puxado para a boca aberta, partículas ultraquentes se juntam perto do buraco negro, acima e abaixo do disco, gerando um brilho de raio-X brilhante que pode ser visto a 300 milhões de anos-luz de distância na Terra. Essas coleções de gás ultraquente, chamado buraco negro coronas, foram conhecidos por exibir mudanças perceptíveis em sua luminosidade, iluminando ou escurecendo em até 100 vezes conforme um buraco negro se alimenta.

Mas dois anos atrás, astrônomos assistiram com admiração enquanto os raios-X da coroa do buraco negro em uma galáxia conhecida como 1ES 1927 + 654 desapareceram completamente, desbotando por um fator de 10, 000 em cerca de 40 dias. Quase imediatamente começou a se recuperar, e cerca de 100 dias depois, tornou-se quase 20 vezes mais brilhante do que antes do evento.

A luz de raios-X de uma coroa de buraco negro é um subproduto direto da alimentação do buraco negro, portanto, o desaparecimento daquela luz de 1ES 1927 + 654 provavelmente significa que seu suprimento de alimentos foi cortado. Em um novo estudo no Astrophysical Journal Letters , os cientistas levantam a hipótese de que uma estrela em fuga pode ter se aproximado demais do buraco negro e se despedaçado. Se for esse o caso, Detritos em movimento rápido da estrela podem ter se chocado com parte do disco, dispersar brevemente o gás.

"Normalmente não vemos variações como essa na acumulação de buracos negros, "disse Claudio Ricci, professor assistente da Universidade Diego Portales em Santiago, Chile, e principal autor do estudo. "Foi tão estranho que no início pensamos que talvez houvesse algo errado com os dados. Quando vimos que era real, foi muito emocionante. Mas também não tínhamos ideia do que estávamos lidando; ninguém com quem conversamos tinha visto algo assim. "

Quase todas as galáxias do universo podem hospedar um buraco negro supermassivo em seu centro, como aquele em 1ES 1927 + 654, com massas milhões ou bilhões de vezes maiores que o nosso sol. Eles crescem consumindo o gás que os rodeia, também conhecido como disco de acreção. Porque os buracos negros não emitem ou refletem luz, eles não podem ser vistos diretamente, mas a luz de suas coronas e discos de acreção oferece uma maneira de aprender sobre esses objetos escuros.

A hipótese da estrela dos autores também é apoiada pelo fato de que alguns meses antes de o sinal de raios-X desaparecer, observatórios na Terra viram o disco brilhar consideravelmente em comprimentos de onda de luz visível (aqueles que podem ser vistos pelo olho humano). Isso pode ter resultado da colisão inicial dos detritos estelares com o disco.

Cavando Mais Profundamente

O evento de desaparecimento em 1ES 1927 + 654 é único não apenas por causa da mudança dramática no brilho, mas também por causa de quão detalhadamente os astrônomos foram capazes de estudá-lo. O clarão de luz visível levou Ricci e seus colegas a solicitar o monitoramento de acompanhamento do buraco negro usando a estrela de nêutrons da NASA, Interior Composition Explorer (NICER), um telescópio de raios-X a bordo da Estação Espacial Internacional. No total, O NICER observou o sistema 265 vezes ao longo de 15 meses. O monitoramento adicional de raios-X foi obtido com o Observatório Neil Gehrels Swift da NASA - que também observou o sistema em luz ultravioleta - bem como o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) e o observatório ESA (Agência Espacial Europeia) XMM-Newton (que tem Envolvimento da NASA).

Quando a luz de raios-X da corona desapareceu, NICER e Swift observaram raios-X de baixa energia do sistema para que, coletivamente, esses observatórios forneceram um fluxo contínuo de informações durante todo o evento.

Embora uma estrela rebelde pareça o culpado mais provável, os autores observam que pode haver outras explicações para o evento sem precedentes. Uma característica notável das observações é que a queda geral no brilho não foi uma transição suave:dia a dia, os raios-X de baixa energia detectados pela NICER mostraram uma variação dramática, às vezes mudando no brilho por um fator de 100 em apenas oito horas. Em casos extremos, buracos negros são conhecidos por se tornarem 100 vezes mais brilhantes ou mais escuros, mas em escalas de tempo muito mais longas. Essas mudanças rápidas ocorrendo continuamente por meses foram extraordinárias.

"Este conjunto de dados contém muitos quebra-cabeças, "disse Erin Kara, professor assistente de física no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e co-autor do novo estudo. "Mas isso é emocionante, porque significa que estamos aprendendo algo novo sobre o universo. Achamos que a hipótese da estrela é boa, mas também acho que vamos analisar esse evento por um longo tempo. "

É possível que esse tipo de variabilidade extrema seja mais comum em discos de acreção de buracos negros do que os astrônomos imaginam. Muitos observatórios operacionais e futuros são projetados para pesquisar mudanças de curto prazo nos fenômenos cósmicos, uma prática conhecida como "astronomia no domínio do tempo, "o que poderia revelar mais eventos como este.

"Este novo estudo é um ótimo exemplo de como a flexibilidade na programação de observação permite que as missões da NASA e da ESA estudem objetos que evoluem de forma relativamente rápida e procurem mudanças de longo prazo em seu comportamento médio, "disse Michael Loewenstein, co-autor do estudo e astrofísico para a missão NICER na University of Maryland College Park e Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA em Greenbelt, Maryland. "Será que este buraco negro de alimentação voltará ao estado em que estava antes do evento de interrupção? Ou o sistema foi fundamentalmente alterado? Estamos continuando nossas observações para descobrir."