Um estranho buraco negro foi descoberto na Via Láctea com uma enorme dobra em seu disco de acreção

Uma equipe internacional de astrofísicos da África do Sul, Reino Unido, França e Estados Unidos detectou diferenças significativas no brilho da luz visível em torno de um dos buracos negros mais próximos de nossa galáxia, a 9.600 anos-luz da Terra, que concluem é uma causa. pela enorme dobra de seu disco de acréscimo.

Este objeto, MAXI J1820 + 070, entrou em erupção como uma travessia de raios-X em março de 2018 e foi detectado por um telescópio de raios-X japonês a bordo da Estação Espacial Internacional. Esses sistemas de trânsito, que exibem explosões violentas, são estrelas binárias, consistindo em uma estrela de baixa massa, semelhante ao nosso Sol, e um corpo mais compacto, que pode ser anã brancaE Estrêla de Neutróns, ou Buraco negro. Neste caso, MAXI J1820 + 070 contém um buraco negro com uma massa de pelo menos 8 vezes a massa do nosso Sol.

Os primeiros resultados já foram publicados na revista internacional altamente conceituada, Avisos mensais da Royal Astronomical SocietySeu autor principal é o Dr. Jesimul Thomas, pesquisador de pós-doutorado no Observatório Astronômico da África do Sul (SAAO).

A descoberta apresentada no artigo foi feita a partir de uma curva óptica abrangente e detalhada adquirida ao longo de cerca de um ano por amadores profissionais de todo o mundo que fazem parte da AAVSO (American Association of Variable Star Observers). MAXI J1820 + 070 é um dos três mais brilhantes atravessadores de raios-X já observados, como resultado de sua proximidade com a Terra e estar fora de nosso nível de opacidade. via Láctea galáxia. Como ele permaneceu brilhando por vários meses, isso possibilitou que muitos amadores o seguissem.

O professor Phil Charles, pesquisador da Universidade de Southampton e membro da equipe de pesquisa explicou: “O material da estrela normal é puxado pelo corpo compacto para o disco de acreção ao redor do gás de acreção. Explosões massivas ocorrem quando o material no disco torna-se quente e instável, acumulando-se no buraco negro e liberando grandes quantidades de energia antes de cruzar o horizonte de eventos. Este processo é caótico e altamente variável, variando em escalas de tempo de milissegundos a meses. “

A equipe de pesquisa produziu uma visualização do sistema, mostrando como uma grande saída de raios-X é emitida de muito perto do buraco negro, e então irradia o material ao seu redor, especialmente o disco de acreção, aquecendo-o a uma temperatura de cerca de 10.000 K. , que é visto como a luz visível emitida. Por esse motivo, à medida que o clarão de raios X diminui, a luz óptica também diminui.

Mas algo inesperado aconteceu quase 3 meses após a explosão, quando a curva de luz óptica começou a se ajustar massivamente – um pouco como aumentar e diminuir o dimmer e quase dobrar o brilho em seu pico – em um período de cerca de 17 horas. No entanto, não houve absolutamente nenhuma mudança na saída de raios-X, que permaneceu constante. Embora pequenos ajustes visíveis quase periódicos tenham sido vistos no passado durante outras explosões transitórias de raios-X, nada nesta escala foi visto antes.

O que causou esse comportamento extraordinário? “Com o ângulo de visão do sistema mostrado na imagem, podemos descartar rapidamente a explicação usual de que os raios X iluminavam a face interna da estrela doadora porque o brilho estava ocorrendo na hora errada”, disse o professor Charles. Nem pode ser porque a luz difere de onde a corrente de transferência em massa atinge o disco conforme o mod se move gradualmente em relação à órbita.

Isso deixava uma possível explicação, que o fluxo massivo de raios-X estava irradiando o disco e causando sua deformação, como mostrado na imagem. A torção fornece um aumento significativo na área do disco que pode ser iluminada, resultando em uma saída de luz visível significativamente aumentada quando vista no momento certo. Tal comportamento foi observado em binários de raios-X com doadores mais massivos, mas nunca em um buraco negro transitório com um doador de massa tão baixa. Ele abre um caminho completamente novo para estudar a estrutura e as propriedades dos discos de acumulação deformados.

O professor Charles continuou: “Este objeto tem propriedades fascinantes entre um grupo realmente interessante de objetos que têm muito a nos ensinar sobre os pontos finais da evolução estelar e a formação de objetos compactos. Já sabemos sobre algumas dezenas de sistemas binários de buracos negros em nossa galáxia, todas com massas na faixa de massa. “Solar 5-15. Todos eles estão crescendo com o acréscimo de matéria que vimos aqui é incrível.”

Um importante programa científico no Grande Telescópio Sul-Africano (SALT) para estudar objetos em trânsito começou há cerca de 5 anos e fez uma série de observações importantes de binários compactos, incluindo sistemas de buracos negros como MAXI J1820 + 070. este programa, o Prof. diz Buckley, “SALT é uma ferramenta ideal para estudar a mudança de comportamento desses binários de raios-X durante suas explosões, que eles podem monitorar regularmente por períodos de semanas a meses e podem coordenar com observações de outros telescópios, incluindo telescópios espaciais. “

Referência: “Grandes modulações ópticas durante a erupção de MAXI J1820 + 070 em 2018 revelam a evolução de um disco de acreção distorcido através da mudança de estado de raios-X” por Jessimol K Thomas, Philip A Charles, David AH Buckley, Marisa M. Coetzee, Jean-Pierre Lassota, Stephen Potter, James F. Steiner e John A. Paes, 26 de outubro de 2021, disponível aqui. Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3033