Inesperado? O objeto mais brilhante já observado no céu noturno é um buraco negro

A frase que um buraco negro é brilhante pode soar até como uma contradição. Como um objeto que não emite e nem reflete luz pode ser brilhante? O segredo está no fenômeno que um buraco negro causa no ambiente que ele está localizado. O fenômeno tem o nome de acreção e acontece quando material começa a espiralar para dentro do buraco negro.

Durante o processo de acreção, o material que está sendo acretado pode atingir velocidades altas. O fenômeno faz com que o material esquente e tenha emissão eletromagnética. Como o evento lida com ambiente de energias extremas, é normal que o disco comece a brilhar intensamente. Esse é o processo que gera quasares que são os objetos mais brilhantes do Universo.

Um estudo foi publicado na revista Nature Astronomy onde eles divulgam a descoberta do objeto mais brilhante já encontrado no céu noturno. Esse objeto se trata de um buraco negro de 17 milhões de massas solares e está acretando uma quantidade de material várias vezes a massa do Sol.

Processo de acreção

Um buraco negro possui um campo gravitacional intenso que pode capturar objetos astronômicos como estrelas ou nuvens de gás e poeira. O material perde momento angular devido ao efeito causado pela viscosidade e pelos campos magnéticos presentes. Quando o objeto perde momento angular, a parte mais interna espirala em direção ao buraco negro e a parte mais externa se afasta, formando um disco.

Quando o disco é formado, ele pode ter velocidades altas que faz com que ele seja aquecido enquanto cai. A quantidade de energia é tão alta que é liberada de forma intensa através de radiação eletromagnética. É possível observar em diferentes comprimentos de onda inclusive os mais energéticos. O brilho e temperatura dependem de características do material e do próprio buraco negro.

Quasares

No centro de galáxias, geralmente há a presença de um buraco negro supermassivo. Quando material cai em direção a ele, é possível que um processo de acreção se inicie. Tanto o buraco negro em si como o disco de acreção podem ter tamanhos que superam o do Sistema Solar.

O primeiro quasar a ser observado foi 3C 273 em 1963. A primeira impressão é que o quasar era uma estrela brilhante dentro da galáxia, porém ao analisar o espectro encontraram que ele estava localizado a 2 bilhões de anos-luz. Isso surpreendeu astrônomos na época por se tratar de algo tão brilhante mesmo estando distante.

J0529-4351

O buraco negro J0529-4351 está localizado em uma galáxia que ele serve como fonte de energia de um quasar. O material que está espiralando em direção do buraco negro é composto de hidrogênio e hélio. Ele possui 17 bilhões de vezes a massa do Sol tornando ele 1 ordem de grandeza maior que o buraco negro supermassivo da Via Láctea.

Pela distância do objeto, nós estamos observando ele quando o Universo era extremamente jovem com apenas 1,5 bilhões de anos. Isso nos serve como uma forma de estudar como era a correlação do buraco negro com a galáxia hospedeira e a evolução ao passar dos anos. Além disso, também fornece informações sobre a própria acreção.

Descoberta do objeto mais brilhante

Curiosamente, o quasar já era conhecido no céu noturno desde o século passado mas sempre assumia-se que se tratava de uma estrela da nossa galáxia. Utilizando o telescópio da Australian National University foi possível obter o espectro eletromagnético e concluir que se tratava de um quasar com bilhões de anos-luz de distância.

Quasar mais luminoso do Universo é do hemisfério sul: J0519-4351!

Com buraco negro de 17 bilhões de vezes a massa do Sol, captura uma massa solar por dia, e tem o maior disco de acresção conhecido.

C. Wolf et al., Nature Astronomy#buracosnegros #ciencia #astronomia #quasar pic.twitter.com/mdNkzHeDMj

— Thaisa (@thaisa_sb) February 20, 2024

Por causa da distância, quasares e estrelas podem ter partes semelhantes no espectro eletromagnético exceto no infravermelho. Analisando a emissão no infravermelho, foi possível encontrar propriedades que mostrava que o objeto observado se tratava de um quasar e não te uma estrela.

Futuras observações

O próximo passo é calcular a massa do buraco negro diretamente. Atualmente, só é possível calcular os 17 bilhões de massas solares de forma indireta analisando o disco de acreção. A ideia é analisar a largura de linhas de emissão que são causadas por elétrons que emitem fótons ao mudar de nível de energia.

Essas linhas podem dar uma medida direta da massa do buraco negro mas atualmente observá-las é um desafio. O grupo espera utilizar o novo instrumento do VLT chamado Gravity+.