Flash de luz mais brilhante que um trilhão de estrelas leva à descoberta de um buraco negro supermassivo

Por University of TurkuJunho 9, 2023

Ilustração artística do OJ287 como um sistema binário de buracos negros. O buraco negro secundário de 150 milhões de massas solares se move em torno do buraco negro primário de 18 bilhões de massas solares. Um disco de gás envolve o último. O buraco negro secundário é forçado a impactar o disco de acreção duas vezes durante sua órbita de 12 anos. O impacto produz um flash azul que foi detectado em fevereiro de 2022. Além disso, o impacto também induz o buraco negro secundário a rajadas brilhantes de radiação várias semanas antes, e essas rajadas também foram detectadas como um sinal direto do buraco negro secundário. Crédito: AAS 2018

Uma equipe internacional de astrônomos observou o segundo dos dois buracos negros supermassivos circulando um ao outro em uma galáxia ativa OJ 287.

Researchers have discovered two supermassive black holes orbiting each other in the galaxy OJ287. Predicted flares from the black holes were accurately observed, confirming the binary system hypothesis. For the first time, the secondary black holeA black hole is a place in space where the gravitational field is so strong that not even light can escape it. Astronomers classify black holes into three categories by size: miniature, stellar, and supermassive black holes. Miniature black holes could have a mass smaller than our Sun and supermassive black holes could have a mass equivalent to billions of our Sun." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">black hole was directly observed in 2021/2022, and new types of flares were detected. These findings highlight OJ287 as a prime candidate for further study of gravitational wavesGravitational waves are distortions or ripples in the fabric of space and time. They were first detected in 2015 by the Advanced LIGO detectors and are produced by catastrophic events such as colliding black holes, supernovae, or merging neutron stars." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">ondas gravitacionais.

Buracos negros supermassivos que pesam vários bilhões de vezes a massa do nosso Sol estão presentes nos centros das galáxias ativas. Os astrônomos os observam como núcleos galácticos brilhantes onde o buraco negro supermassivo da galáxia devora matéria de um redemoinho violento chamado disco de acreção. Parte da matéria é espremida em um jato poderoso. Este processo faz com que o núcleo galáctico brilhe intensamente em todo o espectro eletromagnético.

Em um estudo recente, os astrônomos encontraram evidências de dois buracos negros supermassivos circulando um ao outro através de sinais provenientes dos jatos associados ao acúmulo de matéria em ambos os buracos negros. A galáxia, ou quasar, como é tecnicamente chamada, é chamada de OJ287 e é mais bem estudada e melhor compreendida como um sistema binário de buracos negros. No céu, os buracos negros estão tão próximos que se fundem em um único ponto. O fato de o ponto realmente consistir em dois buracos negros torna-se aparente ao detectar que ele emite dois tipos diferentes de sinais.

A galáxia ativa OJ 287 fica na direção da constelação de Câncer a uma distância de cerca de 5 bilhões de anos-luz e tem sido observada por astrônomos desde 1888. Já há mais de 40 anos, o astrônomo da Universidade de Turku Aimo Sillanpää e seus associados notou que há um padrão proeminente em sua emissão que tem dois ciclos, um de cerca de 12 anos e o mais longo de cerca de 55 anos. Eles sugeriram que os dois ciclos resultam do movimento orbital de dois buracos negros em torno um do outro. O ciclo mais curto é o ciclo orbital e o mais longo resulta de uma evolução lenta da orientação da órbita.

O movimento orbital é revelado por uma série de erupções que surgem quando o buraco negro secundário mergulha regularmente através do disco de acreção do buraco negro primário a velocidades que são uma fração mais lentas que a velocidade da luz. Este mergulho do buraco negro secundário aquece o material do disco e o gás quente é liberado como bolhas em expansão. Essas bolhas quentes levam meses para esfriar enquanto irradiam e causam um flash de luz – uma labareda – que dura cerca de quinze dias e é mais brilhante que um trilhão de estrelas.