p Quando uma estrela passa muito perto de um buraco negro supermassivo, as forças das marés separam-no, produzindo um clarão de radiação quando o material da estrela cai no buraco negro. Os astrônomos estudam a luz desses "eventos de interrupção das marés" (TDEs) em busca de pistas sobre o comportamento alimentar dos buracos negros supermassivos que espreitam nos centros das galáxias. p Novas observações TDE lideradas por astrônomos da UC Santa Cruz agora fornecem evidências claras de que os detritos da estrela formam um disco giratório, chamado de disco de acreção, em torno do buraco negro. Os teóricos têm debatido se um disco de acreção pode se formar de forma eficiente durante um evento de interrupção da maré, e as novas descobertas, aceito para publicação no Astrophysical Journal e disponível online, deve ajudar a resolver essa questão, disse a primeira autora Tiara Hung, pesquisador de pós-doutorado na UC Santa Cruz.

p "Na teoria clássica, o flare TDE é alimentado por um disco de acreção, produzindo raios-x da região interna, onde o gás quente espirala no buraco negro, "Hung disse." Mas para a maioria dos TDEs, não vemos os raios-x - eles brilham principalmente nos comprimentos de onda ultravioleta e óptico - então foi sugerido que, em vez de um disco, estamos vendo emissões da colisão de fluxos de detritos estelares. "

p Coautores Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica na UCSC, e Jane Dai da Universidade de Hong Kong desenvolveram um modelo teórico, publicado em 2018, isso pode explicar por que os raios X geralmente não são observados em TDEs, apesar da formação de um disco de acreção. As novas observações fornecem um forte suporte para este modelo.

p "Esta é a primeira confirmação sólida de que os discos de acreção se formam nesses eventos, mesmo quando não vemos raios-x, "Ramirez-Ruiz disse." A região perto do buraco negro está obscurecida por um vento opticamente espesso, então não vemos as emissões de raios-x, mas vemos luz óptica de um disco elíptico estendido. "

p Evidências reveladoras

p A evidência reveladora de um disco de acreção vem de observações espectroscópicas. Co-autor Ryan Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica na UCSC, e sua equipe começou a monitorar o TDE (denominado AT 2018hyz) depois que ele foi detectado pela primeira vez em novembro de 2018 pelo All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). Foley notou um espectro incomum ao observar o TDE com o Telescópio Shane de 3 metros no Observatório Lick da UC na noite de 1º de janeiro, 2019.

p "Meu queixo caiu, e eu soube imediatamente que isso seria interessante, "ele disse." O que se destacou foi a linha de hidrogênio - a emissão do gás hidrogênio - que tinha um perfil de pico duplo diferente de qualquer outro TDE que tínhamos visto. "

p Foley explicou que o pico duplo no espectro resulta do efeito Doppler, que muda a frequência da luz emitida por um objeto em movimento. Em um disco de acreção espiralando em torno de um buraco negro e visto em um ângulo, parte do material se moverá em direção ao observador, então a luz que ele emite será deslocada para uma frequência mais alta, e parte do material estará se afastando do observador, sua luz mudou para uma frequência mais baixa.

p "É o mesmo efeito que faz com que o som de um carro em uma pista de corrida mude de um tom alto conforme o carro vem em sua direção para um tom mais baixo quando ele passa e começa a se afastar de você, "Foley disse." Se você está sentado na arquibancada, os carros em uma curva estão todos se movendo em sua direção e os carros na outra curva estão se afastando de você. Em um disco de acreção, o gás está se movendo ao redor do buraco negro de maneira semelhante, e é isso que dá os dois picos do espectro. "

p A equipe continuou a coletar dados nos meses seguintes, observar o TDE com vários telescópios à medida que evoluía ao longo do tempo. Hung conduziu uma análise detalhada dos dados, o que indica que a formação do disco ocorreu de forma relativamente rápida, em questão de semanas após a ruptura da estrela. Os resultados sugerem que a formação de disco pode ser comum entre os TDEs detectados opticamente, apesar da raridade da emissão de pico duplo, que depende de fatores como a inclinação do disco em relação aos observadores.

p "I think we got lucky with this one, " Ramirez-Ruiz said. "Our simulations show that what we observe is very sensitive to the inclination. There is a preferred orientation to see these double-peak features, and a different orientation to see x-ray emissions."

p He noted that Hung's analysis of multi-wavelength follow-up observations, including photometric and spectroscopic data, provides unprecedented insights into these unusual events. "When we have spectra, we can learn a lot about the kinematics of the gas and get a much clearer understanding of the accretion process and what is powering the emissions, " Ramirez-Ruiz said.

p In addition to Hung, Foley, Ramirez-Ruiz, and other members of the UCSC team, the coauthors of the paper also include scientists at the Niels Bohr Institute in Copenhagen (where Ramirez-Ruiz holds a Niels Bohr Professorship); Universidade de Hong Kong; Universidade de Melbourne, Austrália; Carnegie Institution for Science; e Space Telescope Science Institute.

p Observations were obtained at Lick Observatory, the W. M. Keck Observatory, the Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope, and the Swope Telescope at Las Campanas Observatory in Chile. This work was supported in part by the National Science Foundation, the Gordon and Betty Moore Foundation, the David and Lucile Packard Foundation, and the Heising-Simons Foundation.