Parece que o universo tem um estranho senso de humor. Embora um vírus incrustado em coroa tenha percorrido todo o mundo, outra corona totalmente diferente a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra desapareceu misteriosamente.

Pela primeira vez, astrônomos do MIT e de outros lugares observaram como a própria coroa de um buraco negro supermassivo, o ultrabright, anel de bilhões de graus de partículas de alta energia que circunda o horizonte de eventos de um buraco negro, foi destruído abruptamente.

A causa desta transformação dramática não é clara, embora os pesquisadores suponham que a fonte da calamidade pode ter sido uma estrela capturada pela atração gravitacional do buraco negro. Como um seixo jogado em uma caixa de engrenagens, a estrela pode ter ricocheteado através do disco de material rodopiante do buraco negro, causando tudo na vizinhança, incluindo as partículas de alta energia da corona, cair de repente no buraco negro.

O resultado, como os astrônomos observaram, foi uma queda abrupta e surpreendente no brilho do buraco negro, por um fator de 10, 000, em menos de um ano.

"Esperamos que mudanças de luminosidade tão grandes variem em escalas de tempo de muitos milhares a milhões de anos, "diz Erin Kara, professor assistente de física no MIT. "Mas neste objeto, vimos que mudou em 10, 000 ao longo de um ano, e até mudou por um fator de 100 em oito horas, o que é totalmente inédito e realmente incompreensível. "

Após o desaparecimento da corona, astrônomos continuaram a observar enquanto o buraco negro começava a lentamente reunir material de suas bordas externas para reformar seu disco de acreção em espiral, que, por sua vez, começou a gerar raios-X de alta energia perto do horizonte de eventos do buraco negro. Desta maneira, em apenas alguns meses, o buraco negro foi capaz de gerar uma nova corona, quase de volta à sua luminosidade original.

"Esta parece ser a primeira vez que vimos uma coroa desaparecer, mas também se reconstruir, e estamos assistindo em tempo real, "Kara diz." Isso será realmente importante para entender como a coroa de um buraco negro é aquecida e alimentada em primeiro lugar. "

Kara e seus co-autores, incluindo o autor principal Claudio Ricci da Universidad Diego Portales em Santiago, Chile, publicaram suas descobertas hoje em Cartas de jornal astrofísico . Os co-autores do MIT incluem Ron Remillard, e Dheeraj Pasham.

Uma máquina de lavar ágil

Em março de 2018, uma explosão inesperada iluminou a visão de ASSASN, a pesquisa automatizada All-Sky para Super-Novae, que examina todo o céu noturno em busca de atividade de supernova. A pesquisa registrou um flash de 1ES 1927 + 654, um núcleo galáctico ativo, ou AGN, esse é um tipo de buraco negro supermassivo com brilho acima do normal no centro de uma galáxia. ASSASN observou que o brilho do objeto saltou para cerca de 40 vezes sua luminosidade normal.

"Este era um AGN que conhecíamos, mas não foi muito especial, "Kara diz." Então eles notaram que este AGN comum tornou-se repentinamente brilhante, que chamou nossa atenção, e começamos a apontar muitos outros telescópios em muitos outros comprimentos de onda para olhar para ele. "

A equipe usou vários telescópios para observar o buraco negro no raio-X, óptico, e bandas de ondas ultravioleta. A maioria desses telescópios foram apontados para o buraco negro periodicamente, por exemplo, registrar observações para um dia inteiro, a cada seis meses. A equipe também observou o buraco negro diariamente com o NICER da NASA, um telescópio de raios-X muito menor, que está instalado a bordo da Estação Espacial Internacional, com detectores desenvolvidos e construídos por pesquisadores do MIT.

"NICER é ótimo porque é muito ágil, "Kara diz." É esta pequena máquina de lavar balançando ao redor da ISS, e pode coletar uma tonelada de fótons de raios-X. Todos os dias, NICER poderia dar uma olhada rápida neste AGN, em seguida, saia e faça outra coisa. "

Com observações frequentes, os pesquisadores foram capazes de capturar o buraco negro quando ele caiu precipitadamente em brilho, em praticamente todas as bandas de onda que mediram, e especialmente na banda de raios-X de alta energia - uma observação que sinalizou que a coroa do buraco negro havia evaporado completa e repentinamente.

"Depois que o ASSASN passou por uma explosão enorme e maluca, vimos enquanto a coroa desaparecia, "Kara lembra." Tornou-se indetectável, que nunca vimos antes. "

Um flash de choque

Os físicos não têm certeza do que exatamente causa a formação de uma coroa, mas eles acreditam que tem algo a ver com a configuração das linhas do campo magnético que percorrem o disco de acreção de um buraco negro. Nas regiões externas do disco giratório de material de um buraco negro, as linhas de campo magnético estão mais ou menos em uma configuração simples. Mais perto, e especialmente perto do horizonte de eventos, círculos materiais com mais energia, de uma forma que pode fazer com que as linhas do campo magnético se torçam e se quebrem, em seguida, reconecte. Este emaranhado de energia magnética pode girar partículas girando perto do buraco negro, ao nível de raios-X de alta energia, formando a coroa em forma de coroa que circunda o buraco negro.

Kara e seus colegas acreditam que se uma estrela rebelde foi de fato a culpada pelo desaparecimento da coroa, teria primeiro sido despedaçado pela atração gravitacional do buraco negro, espalhando detritos estelares em todo o disco de acreção. Isso pode ter causado o flash temporário no brilho que o ASSASN capturou. Esta "interrupção da maré, "como os astrônomos chamam de um evento sacudido, teria feito com que grande parte do material do disco caísse repentinamente no buraco negro. Ele também pode ter distorcido as linhas do campo magnético do disco de forma que ele não pudesse mais gerar e suportar uma corona de alta energia.

Este último ponto é potencialmente importante para entender como as coronas se formam pela primeira vez. Dependendo da massa de um buraco negro, há um certo raio dentro do qual uma estrela certamente será atraída pela gravidade de um buraco negro.

"O que isso nos diz é que, se toda a ação está acontecendo dentro desse raio de interrupção da maré, isso significa que a configuração do campo magnético que suporta a corona deve estar dentro desse raio, "Kara diz." O que significa que, para qualquer corona normal, os campos magnéticos dentro desse raio são os responsáveis ​​pela criação de uma coroa. "

Os pesquisadores calcularam que se uma estrela de fato foi a causa da corona ausente do buraco negro, e se uma corona se formasse em um buraco negro supermassivo de tamanho semelhante, faria isso em um raio de cerca de quatro minutos-luz - uma distância que se traduz em cerca de 75 milhões de quilômetros do centro do buraco negro.

"Com a ressalva de que este evento aconteceu a partir de uma ruptura de maré estelar, esta seria uma das restrições mais estritas que temos sobre onde a corona deve existir, "Kara diz.

Desde então, a coroa foi reformada, acendendo em raios-X de alta energia que a equipe também foi capaz de observar. Não é tão brilhante como antes, mas os pesquisadores continuam monitorando, embora com menos frequência, para ver o que mais esse sistema tem na loja.

"Queremos ficar de olho nisso, "Kara diz." Ainda está neste estado de alto fluxo incomum, e talvez faça algo maluco de novo, então não queremos perder isso. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.