Embora buracos negros e crianças não pareçam ter muito em comum, eles são notavelmente semelhantes em um aspecto:ambos são comedores bagunceiros, gerando ampla evidência de que uma refeição aconteceu.

Mas, embora se possa deixar para trás excrementos de massa ou respingos de iogurte, o outro cria um rescaldo de proporções alucinantes. Quando um buraco negro engole uma estrela, ele produz o que os astrônomos chamam de "evento de interrupção da maré". A destruição da infeliz estrela é acompanhada por uma explosão de radiação que pode ofuscar a luz combinada de todas as estrelas na galáxia hospedeira do buraco negro por meses, mesmo anos.

Em um artigo publicado em The Astrophysical Journal , uma equipe de astrônomos liderada por Sixiang Wen, um associado de pesquisa de pós-doutorado na University of Arizona Steward Observatory, use os raios X emitidos por um evento de interrupção de maré conhecido como J2150 para fazer as primeiras medições da massa e do spin do buraco negro. Este buraco negro é de um tipo específico - um buraco negro de massa intermediária - que há muito tempo escapou à observação.

"O fato de termos sido capazes de capturar este buraco negro enquanto ele estava devorando uma estrela oferece uma oportunidade notável de observar o que de outra forma seria invisível, "disse Ann Zabludoff, Professor de astronomia do UArizona e co-autor do artigo. "Não apenas isso, ao analisar o flare, fomos capazes de entender melhor esta categoria indescritível de buracos negros, que pode muito bem ser responsável pela maioria dos buracos negros nos centros das galáxias. "

Ao reanalisar os dados de raios-X usados ​​para observar o flare J2150, e comparando-o com modelos teóricos sofisticados, os autores mostraram que essa erupção realmente se originou de um encontro entre uma estrela azarada e um buraco negro de massa intermediária. O buraco negro intermediário em questão é de massa particularmente baixa - para um buraco negro, isto é, pesando cerca de 10, 000 vezes a massa do sol.

“As emissões de raios-X do disco interno formado pelos fragmentos da estrela morta possibilitaram inferir a massa e a rotação desse buraco negro e classificá-lo como um buraco negro intermediário, "Wen disse.

Dezenas de eventos de interrupção das marés foram vistos nos centros de grandes galáxias hospedando buracos negros supermassivos, e um punhado também foi observado nos centros de pequenas galáxias que podem conter buracos negros intermediários. Contudo, dados anteriores nunca foram detalhados o suficiente para provar que um flare de interrupção de maré individual foi alimentado por um buraco negro intermediário.

"Graças às observações astronômicas modernas, sabemos que os centros de quase todas as galáxias que são semelhantes ou maiores em tamanho do que a nossa Via Láctea hospedam buracos negros supermassivos centrais, "disse o co-autor do estudo Nicholas Stone, professor sênior da Universidade Hebraica de Jerusalém. "Esses gigantes variam em tamanho de 1 milhão a 10 bilhões de vezes a massa do nosso sol, e eles se tornam fontes poderosas de radiação eletromagnética quando muito gás interestelar cai em sua vizinhança. "

A massa desses buracos negros se correlaciona intimamente com a massa total de suas galáxias hospedeiras; as maiores galáxias hospedam os maiores buracos negros supermassivos.

“Ainda sabemos muito pouco sobre a existência de buracos negros no centro de galáxias menores que a Via Láctea, "disse o co-autor Peter Jonker da Radboud University e SRON Netherlands Institute for Space Research, ambos na Holanda. "Devido às limitações de observação, é um desafio descobrir buracos negros centrais muito menores do que 1 milhão de massas solares. "

Apesar de sua suposta abundância, as origens dos buracos negros supermassivos permanecem desconhecidas, e muitas teorias diferentes atualmente competem para explicá-los, de acordo com Jonker. Os buracos negros de massa intermediária podem ser as sementes das quais os buracos negros supermassivos crescem.

"Portanto, se tivermos uma ideia melhor de quantos buracos negros intermediários de boa fé existem, pode ajudar a determinar quais teorias de formação de buracos negros supermassivos estão corretas, " ele disse.

Ainda mais emocionante, de acordo com Zabludoff, é a medida do spin do J2150 que o grupo conseguiu obter. A medição do spin contém pistas de como os buracos negros crescem, e possivelmente para a física de partículas.

Este buraco negro tem um giro rápido, mas não o giro mais rápido possível, Zabludoff explicou, implorando a questão de como o buraco negro termina com um spin nesta faixa.

"É possível que o buraco negro se formou dessa forma e não mudou muito desde então, ou que dois buracos negros de massa intermediária se fundiram recentemente para formar este, "Ela disse." Nós sabemos que o spin que medimos exclui cenários onde o buraco negro cresce por um longo tempo devido à ingestão constante de gás ou de muitos lanches rápidos de gás que chegam de direções aleatórias. "

Além disso, a medição do spin permite que os astrofísicos testem hipóteses sobre a natureza da matéria escura, que é considerada a maior parte da matéria do universo. A matéria escura pode consistir em partículas elementares desconhecidas ainda não vistas em experimentos de laboratório. Entre os candidatos estão partículas hipotéticas conhecidas como bósons ultraleves, Stone explicou.

"Se essas partículas existem e têm massas em um determinado intervalo, eles impedirão que um buraco negro de massa intermediária tenha um giro rápido, "disse ele." Mesmo assim, o buraco negro do J2150 está girando rápido. Então, nossa medição de spin exclui uma ampla classe de teorias do bóson ultraleve, mostrando o valor dos buracos negros como laboratórios extraterrestres para a física de partículas. "

No futuro, novas observações de erupções de interrupção de maré podem permitir que os astrônomos preencham as lacunas na distribuição de massa do buraco negro, os autores esperam.

"Se descobrir que a maioria das galáxias anãs contém buracos negros de massa intermediária, então eles vão dominar a taxa de interrupção estelar das marés, "Disse Stone." Ajustando a emissão de raios-X dessas chamas a modelos teóricos, podemos realizar um censo da população de buracos negros de massa intermediária no universo, "Wen acrescentou.

Fazer isso, Contudo, mais eventos de interrupção das marés devem ser observados. É por isso que os astrônomos têm grandes esperanças de novos telescópios em breve, tanto na Terra quanto no espaço, incluindo o Observatório Vera C. Rubin, também conhecido como Levantamento de Legado de Espaço e Tempo, ou LSST, que se espera descobrir milhares de eventos de interrupção das marés por ano.