Vídeo - Astrônomos observam o despertar de um buraco negro massivo em tempo real

No final de 2019, a galáxia SDSS1335+0728, até então discreta, de repente começou a brilhar como nunca antes. Para entender o motivo, os astrônomos utilizaram dados de diversos observatórios espaciais e terrestres, incluindo o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul, para acompanhar as variações de luminosidade da galáxia. Em um estudo publicado hoje, eles concluíram que estão testemunhando mudanças nunca antes observadas em uma galáxia, provavelmente devido ao despertar repentino do buraco negro massivo em seu núcleo.


"Imagine observar uma galáxia distante por anos e ela sempre parecer calma e inativa", explica Paula Sánchez Sáez, astrônoma do ESO na Alemanha e autora principal do estudo, cuja publicação foi aceita no Astronomy & Astrophysics. "De repente, o núcleo começa a mostrar mudanças dramáticas de luminosidade, diferentes de todos os eventos típicos que já vimos antes".

Foi o que aconteceu com a SDSS1335+0728, que agora é classificada como um "núcleo ativo de galáxia" (AGN) – uma região compacta e brilhante alimentada por um buraco negro massivo – após se iluminar de forma espetacular em dezembro de 2019 (1).

Alguns fenômenos, como explosões de supernova ou perturbações de maré – quando uma estrela se aproxima demais de um buraco negro e é dilacerada – podem provocar o súbito brilho das galáxias. Mas essas variações de luminosidade geralmente duram apenas algumas dezenas ou, no máximo, algumas centenas de dias. A SDSS1335+0728 continua brilhando até hoje, mais de quatro anos após ter sido vista "acendendo-se" pela primeira vez.

Além disso, as variações detectadas na galáxia, localizada a 300 milhões de anos-luz na constelação de Virgem, não se parecem com nenhuma outra observada até agora, o que sugere outra explicação.

A equipe tentou entender essas variações de luminosidade combinando dados de arquivos e novas observações de várias instalações, incluindo o instrumento X-shooter do VLT do ESO no deserto do Atacama, no Chile (2). Comparando os dados obtidos antes e depois de dezembro de 2019, eles encontraram que a SDSS1335+0728 agora emite muito mais luz nas faixas de comprimento de onda ultravioleta, óptica e infravermelha. A galáxia também começou a emitir raios X em fevereiro de 2024. "Esse comportamento é inédito", declara Paula Sánchez Sáez, que também é afiliada ao Instituto de Astrofísica do Milênio (MAS) no Chile.


"A explicação mais tangível para este fenômeno é que estamos vendo como o [núcleo] da galáxia começa a mostrar (...) atividade", explica Lorena Hernández García, do MAS e da Universidade de Valparaíso no Chile, coautora do estudo. "Se for o caso, esta seria a primeira vez que veríamos a ativação de um buraco negro massivo em tempo real".

Buracos negros massivos – cuja massa é mais de cem mil vezes maior que a do nosso Sol – existem no centro da maioria das galáxias, incluindo a Via Láctea. "Esses monstros gigantes são geralmente adormecidos e não são diretamente visíveis", explica Claudio Ricci, da Universidade Diego Portales, também no Chile. "No caso da SDSS1335+0728, pudemos observar o despertar do buraco negro massivo, que subitamente começou a se alimentar do gás disponível em seu ambiente, tornando-se extremamente luminoso".

"Esse processo (...) nunca foi observado antes", declara Lorena Hernández García. Estudos anteriores já relataram que galáxias inativas se tornavam ativas após vários anos, mas esta é a primeira vez que o próprio processo – o despertar do buraco negro – é observado em tempo real. Claudio Ricci, que também é afiliado ao Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim, na China, acrescenta: "Isso é algo que também poderia acontecer com o nosso próprio Sgr A*, o buraco negro massivo (...) localizado no centro da nossa galáxia", mas não se sabe ao certo qual é a probabilidade de isso acontecer.

Observações adicionais ainda são necessárias para descartar outras explicações. Também é possível que estejamos testemunhando uma perturbação de maré incomumente lenta, ou até mesmo um novo fenômeno. Se for de fato uma perturbação de maré, este seria o evento mais longo e mais fraco já observado. "Independentemente da natureza das variações, [essa galáxia] fornece informações valiosas sobre como os buracos negros crescem e evoluem", explica Paula Sánchez Sáez. "Esperamos que instrumentos como [MUSE no VLT, ou os do futuro Extremely Large Telescope (ELT)] sejam essenciais para entender [porque a galáxia está brilhando]".

Notas:

(1) As variações incomuns de luminosidade da galáxia SDSS1335+0728 foram detectadas pelo telescópio Zwicky Transient Facility (ZTF) nos Estados Unidos. Em seguida, o grupo liderado pela equipe chilena Automatic Learning for Rapid Event Classification (ALeRCE) classificou a SDSS1335+0728 como um núcleo ativo de galáxia.

(2) A equipe coletou dados de arquivos do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) e do GALEX (Galaxy Evolution Explorer) da NASA, o Two Micron All Sky Survey (2MASS), o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e o instrumento eROSITA no observatório espacial Spektr-RG do IKI e do DLR. Além do VLT do ESO, foram realizadas observações complementares com o Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), o W. M. Keck Observatory e o Neil Gehrels Swift Observatory, bem como o Chandra X-ray Observatory da NASA.