Resolvido: Astrônomos identificam origem de explosões misteriosas na galáxia OJ 287
Em uma galáxia distante, uma dança cósmica entre dois buracos negros supermassivos emite flashes de luz periódicos.
- Um mistério de longa data envolvendo explosões periódicas na galáxia distante OJ 287 foi resolvido, com astrônomos identificando a fonte como dois buracos negros supermassivos que orbitam um ao outro.
- À medida que orbitam um ao outro, o buraco negro menor passa pelo disco de acreção do maior, criando imensas erupções detectáveis da Terra.
- A pesquisa não apenas fornece informações detalhadas sobre esse espetáculo intergaláctico, mas também prevê a eventual fusão desses dois buracos negros em aproximadamente 10.000 anos, encerrando sua dança cósmica.
Explosões periódicas observadas em uma galáxia distante têm intrigado os astrônomos por anos. A estudo publicado recentemente resolveu o mistério: dois enormes buracos negros estão presos juntos em uma dança cósmica.
Buracos negros supermassivos (SMBH) são os maiores objetos compactos conhecidos no Universo. Com um raio do tamanho do sistema solar, esses leviatãs cósmicos têm massas milhões ou bilhões de vezes a do nosso Sol. Eles podem ser encontrados no centro de quase todas as galáxias.
Se um desses buracos negros é interessante, dois são ainda mais fascinantes. Quando duas galáxias colidem e se fundem em uma única galáxia maior, o SMBH de cada galáxia participa do processo. Com o tempo, os dois SMBHs começam a orbitar um ao outro, formando o que é chamado de sistema binário de buraco negro supermassivo.
Como os buracos negros não emitem luz, eles são invisíveis. Mas é possível detectar sua presença por meio de como eles interagem com o ambiente, o que significa que os cientistas podem “vê-los” indiretamente.
Uma dança cósmica
A galáxia OJ 287 está localizada a cerca de 5 bilhões de anos-luz da Terra. Foi observado pela primeira vez em 1888 em imagens fotográficas e na década de 1960 foi descoberto que emitia ondas de rádio pelo Big Ear Radio Observatory, operado pela Ohio State University. A galáxia emite flashes de luz periódicos, com duas periodicidades diferentes: uma que se repete a cada 12 anos e a outra que se repete a cada 55.
Os astrônomos há muito suspeitam que os flashes observados resultam de dois SMBHs orbitando um ao outro. Em um artigo recente , os pesquisadores descreveram previsões aprimoradas do comportamento desses colossos cósmicos.
No centro do OJ 287, existem dois SMBHs. O maior tem uma massa 18,5 bilhões de vezes maior que a do Sol e um raio cerca de nove vezes maior que a órbita de Plutão. O buraco negro menor tem uma massa de 150 milhões de massas solares, com um raio maior que a órbita de Marte. O buraco menor orbita o maior por um período de cerca de 12 anos.
Enquanto isso, a órbita do buraco negro menor flutua. Ele precede ao redor do orifício maior, como um espirógrafo. A cada órbita, a localização do perigeu (o local onde os dois buracos estão mais próximos) “anda” em torno do buraco maior. Após cerca de dez órbitas, o padrão se repete.
O buraco negro maior é cercado por um disco de acreção – um disco de matéria que orbita o buraco. O disco lembra um pouco os anéis de Saturno, exceto que ele orbita mais rapidamente e é aquecido por interações entre o material no disco.
O buraco negro menor não orbita no mesmo plano que o disco de acreção. Em vez disso, a órbita do buraco é inclinada por um ângulo muito grande. Assim, à medida que o buraco menor orbita o maior, ele mergulha no disco de acreção duas vezes, uma vez descendo e depois voltando para cima.
A origem das chamas
As erupções são criadas à medida que o buraco negro menor passa pelo disco de acreção. À medida que o buraco negro menor passa pelo disco de acreção, o disco é aquecido, e sua temperatura volta ao normal após cerca de um mês.
No entanto, enquanto o buraco negro menor passa pelo disco, ele também “come” parte do material. À medida que o material flui em direção ao buraco negro, são criados grandes campos magnéticos que guiam parte do material para longe do buraco negro menor na forma de um jato. Este jato se move em velocidades muito altas e interage com o gás no disco de acreção. Essa interação emite raios gama, criando as explosões muito intensas que observamos. Ao longo de cerca de um dia, o buraco negro emite luz equivalente a um trilhão de Sóis.
No artigo publicado recentemente, os pesquisadores modelaram a dinâmica dos dois buracos em órbita, incluindo como o buraco entrante distorce a forma do anel de acreção por meio de interações gravitacionais.
A equipe estudou as emissões de luz em uma ampla faixa, de ondas de rádio a raios gama. Eles identificaram o momento em que ocorreram as explosões observadas, bem como a sequência em que diferentes comprimentos de onda de radiação eletromagnética foram liberados.
O estudo modelou observações que remontam a mais de cem anos e previu erupções que foram observadas no período de janeiro a fevereiro de 2022.
Buracos negros em órbita emitem energia via radiação gravitacional e, no caso do OJ 287, através da interação do buraco negro menor e do disco de acreção. Os pesquisadores preveem que em cerca de 10.000 anos, os dois buracos se fundirão em um evento que abalará o tecido do espaço e do tempo e encerrará sua dança cósmica.
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