Um novo modelo desenvolvido por astrofísicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, fornece uma explicação detalhada para os misteriosos processos que ocorrem quando um buraco negro supermassivo engole uma estrela, oferecendo informações sobre o destino da matéria que cai nestes gigantes cósmicos.

O modelo de evento de interrupção de maré:

O modelo simula o que é conhecido como “evento de ruptura de maré”, onde uma estrela que passa muito perto de um buraco negro supermassivo é dilacerada pelas intensas forças gravitacionais. Este processo gera uma explosão brilhante que pode ser observada em todo o espectro eletromagnético, mas os mecanismos exatos por trás da emissão e evolução da explosão permanecem obscuros.

O novo modelo, publicado na revista "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", aborda esta incerteza incorporando vários processos físicos que ocorrem durante o evento de perturbação das marés:

1. Perturbação Estelar e Formação de Disco de Acreção: O modelo começa com as camadas mais externas da estrela sendo removidas, formando um fluxo de detritos que espirala para dentro em direção ao buraco negro. Este fluxo de material então se deposita em um disco de acreção ao redor do buraco negro.

2. Choques e emissão térmica: À medida que o fluxo de detritos cai em direção ao buraco negro, encontra fortes choques que aquecem o gás a temperaturas extremamente altas. Isto gera intensa emissão térmica, o que contribui significativamente para a radiação óptica e ultravioleta observada durante o evento de perturbação das marés.

3. Formação de jato e emissão de raios gama: O disco de acreção formado em torno do buraco negro é instável e propenso a lançar poderosos jatos de matéria. Esses jatos, impulsionados por forças magnéticas, produzem emissões de raios gama que são frequentemente detectadas em eventos de perturbação de marés. O modelo inclui cálculos detalhados desses processos de formação e emissão de jatos.

4. Evolução e variabilidade do disco: O modelo rastreia a evolução temporal do disco de acreção à medida que este sofre alterações significativas durante o evento de perturbação das marés. As propriedades do disco, como densidade e temperatura, evoluem, levando a variações na emissão observada ao longo do tempo. Isto explica as curvas de luz observadas e as características espectrais dos eventos de perturbação das marés.

Implicações observacionais e testes futuros:

O novo modelo fornece uma estrutura abrangente que explica muitas das características observadas em eventos de perturbação de marés, como explosões brilhantes, emissões variáveis ​​e observações de múltiplos comprimentos de onda. Também oferece previsões que podem ser testadas através de observações adicionais e estudos teóricos:

1. Assinaturas de Emissão Térmica: O modelo prevê assinaturas específicas de emissões térmicas decorrentes do fluxo de detritos chocados, que poderão ser detectadas com futuros observatórios espaciais.

2. Propriedades do jato: O modelo faz previsões sobre as propriedades dos jatos lançados durante eventos de perturbação das marés, incluindo os seus ângulos de abertura e tempos de vida, que podem ser investigados com observações de rádio e raios-X.

3. Adição e variabilidade do disco: As previsões do modelo relativamente à evolução do disco de acreção podem ser testadas posteriormente através da monitorização de eventos de perturbação das marés ao longo do tempo e do estudo dos seus padrões de variabilidade.

O novo modelo representa um avanço significativo na nossa compreensão dos eventos de perturbação das marés e fornece ferramentas valiosas para a interpretação de observações futuras destes fascinantes fenómenos astrofísicos. Ele destaca a interação entre a física gravitacional e a astrofísica de alta energia nos ambientes extremos próximos aos buracos negros supermassivos.