Hubble encontra muitas estrelas explodindo em regiões próximas a um buraco negro

Buracos negros supermassivos são importantes para as galáxias que eles habitam porque eventos de feedback interferem na dinâmica e evolução. Os eventos de feedback acontecem quando material fica extremamente energético por causa de algum processo causado pelo buraco negro. É importante lembrar que esses eventos acontecem no ambiente em torno do buraco negro já que nada consegue escapar do seu interior.

Um dos eventos de feedback mais conhecidos é a geração de jatos relativísticos que são jatos de matéria que podem alcançar velocidades próximas a da luz. Diversos jatos já foram observados no Universo e, inclusive, em um buraco negro famoso chamado M87*. O M87* ficou famoso por ser o alvo da primeira foto de um buraco negro registrada na história da Ciência e que foi divulgada em 2019 pela colaboração EHT.

O buraco negro M87* foi mais uma vez alvo de observações do telescópio Hubble que já havia sido o telescópio responsável por encontrar o jato do M87* em 2000. Agora, o telescópio Hubble observou um outro efeito curioso: estrelas parecem estar explodindo quando chegam em uma região próxima ao jato relativístico. Astrônomos tentam explicar como os jatos relativísticos causam esse efeito e controlam a população de estrelas na região central da galáxia.

M87*

Em 2019, a colaboração EHT divulgou a primeira foto de um buraco negro já registrada na história. O burago negro da foto é chamado de M87* e está localizado no centro da galáxia elíptica M87 a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra. Ele tem aproximadamente 7 bilhões de vezes a massa do Sol e tem um raio um pouco maior do que o raio da órbita de Plutão sendo um dos maiores conhecidos.

Por cauasa da sua proximidade e de seu tamanho, o M87* se tornou um alvo perfeito para as observações da colaboração EHT. Na imagem obtida é possível observar o material que brilha quando é capturado pelo campo gravitacional do buraco negro. Além disso, outro motivo do M87* ser uma escolha perfeita é a existência de um jato relativístico que foi observado pelo telescópio Hubble em 2000. As observações podem ajudar a explicar como jatos são gerados no ambiente em torno do buraco negro.

Jatos relativísticos

Quando fotografada pelo telescópio Hubble em 2000, a galáxia M87 tem um feixe azulado saindo em uma das direções. Esse feixe azulado é um jato relativístico que são partículas com velocidades próximas a da luz e são ejetados por buracos negros. Eles são formados quando material cai em direção aos buracos negros e há a presença de campos magnéticos que causam a formação dos jatos.

O grande interesse de astrônomos em jatos relativísticos se deve ao fato deles poderem afetar a dinâmica, estrutura e composição de uma galáxia. Por serem extremamente energéticos, objetos que passem na frente de um jato são altamente ionizados. Se uma nuvem de formação estelar for atingida pode acontecer de que processo de formação estelar seja interrompido causando uma queda na taxa de formação.

Novas

Um tipo de explosão estelar é chamado de nova que ocorre quando uma das estrelas em um sistema binário é uma anã branca. A anã branca pode acumular matéria de uma estrela companheira e ocorrer uma instabilidade que forma uma explosão termonuclear na superfície da anã branca. Apesar de não se comparar com uma supernova, a nova também emite uma quantidade grande de energia e é extremamente brilhante.

Quando uma anã branca entra em supernova, ocorre a destruição completa da estrela e não sobra remanescentes. Já as novas não destroem a anã branca, apenas a camada mais superficial da estrela é ejetada para o espaço. É comum que uma nova aconteça várias vezes em uma anã branca com uma dessas explosões sendo prevista para acontecer no sistema binário conhecido como T Coronae Borealis.

Buracos negros limpando a galáxia?

Uma nova descoberta feita através de observações do Hubble podem encontrar uma conexão entre novas e jatos relativísticos. Com observações da galáxia M87 por cerca de 9 meses, foi possível analisar o jato relativístico, que já é conhecido há mais de 20 anos, com mais detalhes. O que o grupo encontrou foi que regiões próximas ao jato relativístico tem cerca de 2 vezes mais novas do que o resto da galáxia.

Ainda não se sabe como o jato relativístico faz com que as anãs brancas presentes em sistemas binários acretem mais matéria. Uma ideia é que a pressão de radiação pode forçar a acreção pelas anãs brancas. Outra ideia é que alguma mudança na atividade ao redor do jato relativístico, como a presença de nuvens de hidrogênio, faz com que mais material chegue até essas anãs brancas.

Hubble e M87*

Outro motivo do trabalho chamar atenção é a relação do telescópio Hubble com a galáxia M87 e consequentemente o buraco negro M87*. O telescópio foi o primeiro a observar a galáxia com seu jato sendo emitido pelo buraco negro central. Com imagens do Hubble, grupo do EHT conseguiu comparar resultados do EHT com os detalhes encontrados pelo Hubble. E mais uma vez, o Hubble encontra algo novo em relação à M87.

Referência da notícia:

Lessing et al. 2024 A 9-Month Hubble Space Telescope Near-UV Survey of M87. II. A Strongly Enhanced Nova Rate near the Jet of M87 The Astrophysical Journal