Uma equipa de investigadores do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) tem, pela primeira vez, detectou emissão infravermelha constante de ventos produzidos durante a erupção de um buraco negro em um binário de raios-X.

Até agora, esses fluxos de material foram detectados apenas em outras faixas de comprimento de onda, como raios-X ou dentro do espectro visível, dependendo da fase em que o buraco negro consome seu material circundante. Este estudo fornece a primeira evidência de que os ventos estão presentes ao longo da evolução da erupção, independentemente da fase, representando um passo à frente na compreensão dos misteriosos processos de acréscimo em buracos negros de massa estelar. O artigo acaba de ser publicado em Astronomia e Astrofísica .

Binários de raios-X, como seu nome indica, são estrelas binárias que emitem forte radiação em raios-X. Eles são formados por um objeto compacto, normalmente um buraco negro, com um companheiro estelar. Binários de raios-X de baixa massa (LMXB) têm companheiros com massas iguais a, ou menos que a massa do sol. Nestes sistemas, as duas estrelas orbitam a uma distância tão pequena que parte da massa da estrela cai no poço gravitacional do buraco negro, formando um disco plano de material ao seu redor. Este processo é chamado de acréscimo, e o disco é um disco de acreção.

Binários transitórios de raios-X são aqueles em que a quantidade de massa acumulada no buraco negro é inicialmente pequena e seu brilho é muito baixo para ser detectado na Terra, mas qual transição para estados eruptivos em que a taxa de acreção do buraco negro aumenta e o material no disco se aquece, atingindo valores entre 1 milhão e 10 milhões de graus Kelvin. Durante essas erupções, que pode durar de semanas a vários meses, o sistema emite um grande fluxo de raios-X, e seu brilho aumenta em várias magnitudes.

Os astrônomos ainda não sabem os processos físicos exatos que ocorrem durante esses episódios de acréscimo. "Esses sistemas são lugares onde a matéria está sujeita a campos gravitacionais que estão entre os mais fortes do universo, de modo que os binários de raios-X são laboratórios de física que a natureza nos fornece para o estudo de objetos compactos e do comportamento da matéria que os rodeia, "explica Javier Sánchez Sierras, pesquisador pré-doutorado do IAC e primeiro autor do artigo.

Um dos processos físicos mais importantes que os cientistas precisam entender são os ventos do material ejetado durante os episódios de acreção. Teo Muñoz Darias, uma pesquisa do IAC e co-autor do artigo, diz, "O estudo dos ventos nesses sistemas é a chave para entender os processos de acreção, porque os ventos podem expelir ainda mais matéria do que a acumulada pelo buraco negro. "

Mesmo vento, estados diferentes

O artigo apresenta a descoberta de ventos do buraco negro MAXI J1820 + 070 na faixa do infravermelho durante uma erupção ocorrida durante 2018-2019. Nas últimas duas décadas, ventos foram observados em raios-X durante as chamadas erupções "suaves", nas quais a radiação emitida pelo disco de acreção é dominante, apresentando alta luminosidade. Mais recentemente, o mesmo grupo no IAC descobriu ventos em comprimentos de onda visíveis no estado duro de acreção, que são caracterizados pelo aparecimento de um jato que é essencialmente perpendicular ao disco de acreção, e que emite fortemente em comprimentos de onda de rádio.

Sánchez Sierras diz, "No presente estudo, mostramos a descoberta de ventos infravermelhos que estão presentes durante os estados de acreção forte e suave durante a evolução completa da erupção, de modo que sua presença não depende do estado de acreção. Esta é a primeira vez que este tipo de vento é observado. “Os pesquisadores também demonstraram que as propriedades cinemáticas do vento são semelhantes às observadas em 2019 na faixa do visível, atingindo velocidades de até 1800 km / s.

“Esses dados sugerem que o vento é o mesmo para os dois casos, mas sua visibilidade muda o comprimento de onda durante a evolução da erupção, o que indicaria que o sistema está perdendo massa e momento angular durante o processo de erupção, "explica Muñoz Darias. Estes resultados são significativos porque acrescentam um novo elemento ao quadro global dos ventos nestes sistemas, e representam um passo em direção ao objetivo de uma compreensão completa dos processos de acréscimo em buracos negros de massa estelar.