Luz polarizada revela o destino final da estrela “Spaghetti” por um buraco negro

Ampliação / Se uma estrela (trilha vermelha) vagar muito perto de um buraco negro (esquerda), ela pode ser rasgada ou triturada pela gravidade intensa. Parte do material da estrela orbita ao redor do buraco negro, como água em um esgoto, emitindo copiosos raios-X (azuis).

NASA/CXC/M. Weiss

Quando os astrônomos observaram pela primeira vez uma estrela triturada, ou “espaguete”, depois de chegar muito perto de um buraco negro supermassivo em 2019, eles determinaram que uma grande parte do material da estrela estava sendo lançada para fora em fortes ventos de luz óptica emitida pela explosão. . Agora, astrônomos da Universidade da Califórnia, Berkeley (UCB) analisaram a polarização dessa luz para determinar que a nuvem provavelmente era esfericamente simétrica, adicionando mais evidências para esses ventos fortes.

“Esta é a primeira vez que alguém deduziu a forma de uma nuvem de gás em torno de uma estrela de maré”, disse ele. O co-autor Alex Filippenko disse:, astrônomo da UCB. Os resultados mais recentes apareceram em último papel Publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

como nós somos mencionei anteriormente, um objeto que passa além do horizonte de eventos de um buraco negro – incluindo a luz – é engolido e não pode escapar, embora os buracos negros também sejam comedores caóticos. Isso significa que parte da substância do corpo já é expelida em um jato forte. Se este objeto é uma estrela, então o processo de sua ruptura (ou “rasgo”) pelas fortes forças gravitacionais do buraco negro ocorre fora do horizonte de eventos, e uma parte da massa original da estrela é violentamente ejetada para fora. Isso pode ser moldado anel giratório do material (também conhecido como Disco de acumulação) em torno do buraco negro emitindo poderosos raios-X e luz visível. Os jatos são uma maneira pela qual os astrônomos podem indiretamente inferir a existência de um buraco negro.

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Em 2018, os astrônomos anunciaram primeira foto ao vivo Uma precipitação da destruição de uma estrela por um buraco negro com 20 milhões de vezes a massa do nosso Sol em um par de galáxias em colisão chamadas Arp 299, a cerca de 150 milhões de anos-luz da Terra. Um ano depois, os astrônomos registraram A agonia final da morte Uma estrela dilacerada por um buraco negro supermassivo em tal “evento de perturbação das marés(TDE), também conhecido como AT 2019qiz. A estrela com aproximadamente metade de sua massa alimentada – ou acumulada – rompeu em um buraco negro com um milhão de vezes a massa do Sol, e a outra metade foi ejetada para fora.

Essas poderosas rajadas de luz geralmente ficam escondidas atrás de uma cortina de poeira interestelar e detritos, tornando difícil para os astrônomos estudá-las com mais detalhes. Mas em 2019, qiz foi descoberto logo após a estrela ter sido dilacerada no ano passado, facilitando o estudo em detalhes, antes que a cortina de poeira e detritos estivesse totalmente formada. Os astrônomos fizeram observações de acompanhamento em todo o espectro eletromagnético nos próximos seis meses, usando vários telescópios ao redor do mundo. Essas observações forneceram a primeira evidência direta de que o fluxo de gás durante a turbulência e a acumulação produz fortes emissões de luz e rádio observadas anteriormente.

Impressão artística de uma estrela gradualmente interrompida pela forte atração gravitacional de um buraco negro supermassivo.
Ampliação / Impressão artística de uma estrela gradualmente interrompida pela forte atração gravitacional de um buraco negro supermassivo.

Os astrônomos sabem que a luz óptica emitida tem uma leve polarização de 1% com base em observações do Telescópio Shin de 3 metros no Lake Observatory perto de San Jose, Califórnia. O observatório inclui um espectrômetro para determinar a polarização da luz óptica. A luz pode se tornar polarizada depois que os elétrons são espalhados na nuvem de gás. Devido ao quão remoto é este TDE, geralmente aparece apenas como um ponto de luz, e a polarização é uma das poucas propriedades que sugerem as formas dos objetos.

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de acordo com Co-autor Kishore Patra, grande parte da luz emitida pelo disco de acreção teria começado no sistema de raios X, mas ao passar pela nuvem de gás, essa luz continuou a perder energia graças a vários espalhamentos, absorção e reemissão, o que acabou resultando em ele aparecendo no fotossistema que governa. “A dispersão final determina o estado de polarização do fóton”, disse Batra. “Assim, medindo a polarização, podemos inferir a geometria da superfície onde ocorre a dispersão final.”

Com base em medições de polarização em outubro de 2019 que mostraram polarização zero, os cientistas de Berkeley calcularam que a luz veio de uma nuvem esférica com um raio de superfície de cerca de 100 unidades astronômicas (au), ou cerca de 100 vezes maior que a órbita da Terra. No entanto, medições feitas um mês depois revelaram uma polarização de 1% da luz, indicando que a nuvem havia enfraquecido e assumido uma leve assimetria.

“Esta observação exclui uma classe de soluções que foram teoricamente propostas e nos dá restrições mais fortes sobre o que acontece com o gás ao redor do buraco negro”, disse. Batra disse. “As pessoas viram outras evidências de vento saindo desses eventos, e acho que este estudo de polarização definitivamente torna essa evidência ainda mais forte, no sentido de que você não obterá uma geometria esférica sem vento suficiente. O fato interessante aqui é que uma grande parte da matéria em uma estrela que está espiralando para dentro não acaba caindo no buraco negro – ela simplesmente explode para longe do buraco negro.”

DOI: Avisos Mensais da Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/Manras/Pilha 1727 (Sobre DOIs).

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