gov-civil-vilareal.ptOs astrônomos podem ter visto uma estrela colapsar diretamente em um buraco negro
>Um dos truísmos básicos da astronomia é que, quando uma estrela massiva termina sua vida, ela se apaga com um estrondo. UMA grande 1. Uma supernova.
Esta explosão titânica é desencadeada quando a estrela fica sem combustível nuclear em seu núcleo. O núcleo colapsa em um piscar de olhos, e a energia gerada nesse colapso é tão imensa que explode as camadas externas. Esta explosão é tão colossal que pode ofuscar uma galáxia inteira! Nesse ínterim, o núcleo colapsado pode formar uma estrela de nêutrons exótica ou até mesmo se espremer em um buraco negro.
Agora, eu pulei algumas etapas lá, mas esse é o quadro geral (se você quiser mais, dê uma olhada meu episódio de Crash Course Astronomy sobre estrelas de grande massa e supernovas ) Se você quer um buraco negro, precisa explodir uma estrela massiva.
Exceto, talvez não . Acontece que há uma lacuna que poderia permitir que uma estrela contornasse a parte da supernova. Ele desmorona diretamente em um buraco negro sem a explosão. Alguma energia é liberada, mas não muito em comparação com uma supernova, e no final o que você obtém é uma situação agora-você-vê-agora-você-não: A estrela está lá e, de repente ... isto não é .
A ideia de uma supernova fracassada é um problema astrofísico teórico interessante, no qual os cientistas vêm trabalhando há algum tempo. Mas houve um desenvolvimento novo e empolgante: Os astrônomos agora pensam que viram um!
A galáxia espiral NGC 6946, que já hospedou 10 supernovas no século passado. N6946-BH1 não está anotado porque não explodiu. Crédito: Damian Peach
Número 9999 amor
A estrela em questão é chamada de N6946-BH1 e foi encontrada em uma pesquisa muito interessante projetada especificamente para procurar supernovas com falha. Usando o Telescópio Binocular Grande no Arizona, 27 galáxias em cerca de 30 milhões de anos-luz da Terra foram observadas repetidamente. Cada imagem foi cuidadosamente comparada com as outras para procurar transientes: objetos que mudaram de brilho. Mesmo usando critérios bastante rígidos, milhares foram encontrados - estrelas mudam de brilho por uma série de razões, mas a maioria não se deve ao fato de se tornarem supernovas ... ou, neste caso, não se tornarem supernovas.
Eventualmente, o número de objetos interessantes foi reduzido para apenas 15. Seis deles acabaram sendo estrelas explodindo comuns (se a explosão titânica de algumas oitocentas toneladas de estrelas gritando para fora em uma fração substancial do velocidade da luz pode ser chamada de ho-hum), mas nove deles se mostraram mais interessantes.
Destes, todos, exceto um, foram provavelmente eventos incomuns, como a fusão de duas estrelas, o que pode causar uma erupção muito grande (e muito bonita), mas novamente fica aquém do resultado de uma estrela massiva morrendo. No final das contas, depois de pesquisar 27 galáxias por sete anos, apenas um objeto sobrou: N6946-BH1.
Em imagens anteriores, a estrela está lá, claramente vista na galáxia NGC 6946, uma adorável galáxia espiral a cerca de 20 milhões de anos-luz de distância (e que teve nada menos que 10 supernovas registradas no século passado; por coincidência um foi visto apenas este ano). Então, em imagens posteriores, ele se foi. Como, se foi : Desapareceu. Puf.
Agora você vê ... A estrela N6946-BH1 é visível na imagem do Hubble anterior de 2007 (à esquerda), mas desapareceu em 2015 (à direita). Crédito: NASA / ESA / C. Amante (OSU)
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Se tivesse explodido como uma supernova, teria sido visto nas imagens. Em vez disso, em 2009, ficou brevemente mais brilhante, brilhando cerca de um milhão de vezes mais brilhante do que o Sol; então ele desbotou tanto que era apenas cerca de 2% de seu brilho anterior (isto é, pré-colapso) em 2015. E sim, em termos humanos, um milhão de vezes a luminosidade do Sol é assustadoramente brilhante, mas em termos de uma supernova, mal vale a pena mencionar; um típico vai brilhar muitos bilhões de vezes mais brilhante que o Sol! Então isso foi, na melhor das hipóteses, um pouco pop.
Então, como sabemos que não era algum tipo de supernova estranha, talvez obscurecida por muita poeira na galáxia hospedeira? Este material é escuro e opaco e pode bloquear completamente a luz até mesmo de uma supernova normal. Observações de acompanhamento usando o Telescópio Espacial Spitzer devem revelar isso, porque a luz infravermelha pode penetrar na poeira. O Spitzer viu alguma luz infravermelha do evento, cerca de 2.000 a 3.000 vezes a luminosidade do Sol. Novamente, isso é muito, mas nada perto do que você esperaria de uma supernova. Mesmo uma fusão estelar produziria mais do que isso.
Realmente parece que o que sobrou é o que os astrônomos estavam procurando o tempo todo: uma supernova falida.
Se for verdade, isso é muito interessante, de fato. Por quê? Por causa da física.
Vídeo da NASA / Goddard Spaceflight Center explicando como uma estrela pode colapsar diretamente em um buraco negro.
É necessária uma estrela massiva para explodir; ela precisa ter pressão suficiente no núcleo (causada pela massa da estrela acima dela comprimindo-se sobre ele) para fundir elementos sucessivamente mais pesados ao longo do tempo. Primeiro, o hidrogênio se funde em hélio. Então, quando isso acaba, o hélio é fundido em carbono e assim por diante, até que o núcleo acumule ferro. Quando o ferro se funde, ele não libera energia; ele o absorve. Isso é um grande problema, porque é a liberação da energia de fusão que mantém a estrela para cima (de forma semelhante que o ar quente faz com que um balão se expanda). Assim que a estrela tenta fundir o ferro, o núcleo entra em colapso. Se o núcleo tem uma massa de cerca de 2,8 vezes a massa do Sol, ele forma um Estrêla de Neutróns , mas se tiver mais, forma um buraco negro .
E, em geral, de qualquer forma, o colapso do núcleo aciona a supernova nas camadas externas, e kaboom .
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Mas é aí que fica engraçado. Nem sempre pode acontecer dessa forma. Para uma gama de massas nucleares, cálculos teóricos mostram que a explosão pode parar. As camadas externas recebem um chute decente, mas não enorme. Eles explodem, mas é um evento mais suave do que a violência irrestrita de uma supernova.
Isso depende de muitos fatores, na verdade, mas tende a acontecer quando a massa total da estrela é cerca de 25 vezes a do Sol. Olhando para as observações do N6946-BH1, isso é quase a massa que ele tinha.
E tem mais. Vemos muitas estrelas de grande massa nascendo nas galáxias, mas não há supernovas suficientes para explicar todas elas. Isso implica que supernovas fracassadas acontecem com relativa frequência.
Além disso, quando olhamos para as massas de estrelas de nêutrons e buracos negros, descobrimos que há uma lacuna entre eles; os buracos negros de menor massa ainda são consideravelmente mais massivos do que as estrelas de nêutrons de maior massa. Se todos esses objetos compactos formados a partir de supernovas regulares, você espera que haja uma transição suave. Isso ocorre porque, em uma supernova, muito do material da estrela ainda permanece perto do núcleo, e isso pode cair na estrela de nêutrons recém-formada. Se houver o suficiente, a estrela de nêutrons entrará em colapso para formar um buraco negro de baixa massa. Então você esperaria ver muitos buracos negros bem no limite inferior de massa. Mas nós não.
Ah, mas no cenário de supernova com falha, há muitos mais material que sobrou - não havia energia suficiente no evento para explodir todas as camadas externas. Este desaba e adiciona sua massa à da estrela de nêutrons, criando um buraco negro muito mais massivo. Então, na realidade, a existência de supernovas fracassadas explica muitos fenômenos diferentes.
E agora, muito provavelmente, vimos um! Mais observações seriam boas, no entanto. Por exemplo, um buraco negro recém-formado deve emitir muitos raios-X, pois o material se aquece antes de cair. Se virmos esses raios-X, isso ajudaria muito a entender o que estamos vendo.
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E, novamente, este é o primeiro que vimos. Dado o número de supernovas que nós somos detectado na pesquisa, isso implica que algo como 14% de todas as mortes de estrelas de alta massa resultam em supernovas fracassadas. Se for esse o caso, então precisamos de mais olhos no céu procurando por esses eventos. As supernovas são o que criam e distribuem elementos literalmente vitais para nossa existência: ferro, cálcio e muito mais. Sem eles, você e eu literalmente não existiríamos.
Em minha opinião, isso torna esses eventos muito dignos de nosso estudo. Mesmo quando eles falham.
Imagem Crédito: NASA / JPL-Caltech
