Pela primeira vez, os astrónomos investigaram o ambiente físico de erupções repetidas de raios X perto de buracos negros monstruosos, graças aos dados do NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA e de outras missões.

Os cientistas só recentemente encontraram esta classe de erupções de raios X, chamadas EQPs, ou erupções quase periódicas. Um sistema que os astrónomos apelidaram de Ansky é a oitava fonte de QPEs descoberta e produz os surtos mais energéticos observados até agora. Ansky também estabelece recordes em termos de tempo e duração, com erupções a cada 4,5 dias que duram aproximadamente 1,5 dias.

"Estas EQPs são fenómenos misteriosos e intensamente interessantes", disse Joheen Chakraborty, um estudante do MIT (Massachusetts Institute of Technology) em Cambridge, EUA. "Um dos aspetos mais intrigantes é a sua natureza quase periódica. Ainda estamos a desenvolver as metodologias e as estruturas necessárias para compreender o que causa as EQPs e as propriedades invulgares de Ansky estão a ajudar-nos a melhorar essas ferramentas".

A alcunha Ansky vem de ZTF19acnskyy, o nome de uma erupção de luz visível vista em 2019. Estava localizada numa galáxia a cerca de 300 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação de Virgem. Este evento foi a primeira indicação de que algo invulgar poderia estar a acontecer.

Um artigo científico sobre Ansky, liderado por Chakraborty, foi publicado na terça-feira na revista The Astrophysical Journal.

Uma das principais teorias sugere que as EQPs ocorrem em sistemas onde um objeto de massa relativamente baixa passa através do disco de gás que rodeia um buraco negro supermassivo com centenas de milhares a milhares de milhões de vezes a massa do Sol.

Quando o objeto de massa mais baixa atravessa o disco, a sua passagem expulsa nuvens de gás quente em expansão que observamos como QPEs em raios X.

Os cientistas pensam que a quase-periodicidade das erupções ocorre porque a órbita do objeto mais pequeno não é perfeitamente circular e vai, ao longo do tempo, espiralando em direção ao buraco negro. Além disso, a gravidade extrema perto do buraco negro curva o tecido do espaço-tempo, alterando as órbitas dos objetos para que não se fechem sobre si próprias em cada ciclo. O conhecimento atual dos cientistas sugere que as erupções repetem-se até o disco desaparecer ou o objeto em órbita se desintegrar, o que pode demorar alguns anos.

"As propriedades extremas de Ansky podem dever-se à natureza do disco em torno do seu buraco negro supermassivo", disse Lorena Hernández-García, astrofísica do TITANS (Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes) do MAS (Millennium Institute of Astrophysics) e da Universidade de Valparaíso, no Chile. "Na maioria dos sistemas EQP, o buraco negro supermassivo provavelmente rasga uma estrela passageira, criando um pequeno disco muito próximo de si própria. No caso de Ansky, pensamos que o disco é muito maior e pode envolver objetos mais distantes, criando as escalas de tempo mais longas que observamos".

Hernández-García, para além de ser coautora do artigo científico de Chakraborty, liderou o estudo que descobriu as EQPs de Ansky, publicado no passado mês de abril na revista Nature Astronomy e que utilizou dados do NICER, do Observatório Neil Gehrels Swift e do Observatório de raios X Chandra, bem como do telescópio espacial XMM-Newton.

O telescópio de raios X NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) está refletido no visor do capacete do astronauta da NASA e engenheiro de voo da missão Expedition 72, Nick Hague, nesta "selfie espacial" tirada durante uma caminhada espacial a 16 de janeiro de 2025. Crédito: NASA/Nick Hague

A posição do NICER na Estação Espacial Internacional permitiu-lhe observar Ansky cerca de 16 vezes por dia, de maio a julho de 2024. A frequência das observações foi fundamental para detetar as flutuações de raios X que revelaram que Ansky produz EQPs.

A equipa de Chakraborty utilizou dados do NICER e do XMM-Newton para mapear a rápida evolução do material ejetado que impulsionou as EQPs observadas com um detalhe sem precedentes, estudando as variações na intensidade dos raios X durante a subida e descida de cada erupção.

Os investigadores descobriram que cada impacto resultou numa massa equivalente a cerca de um Júpiter que atingiu velocidades de expansão de cerca de 15% da velocidade da luz.

A capacidade do telescópio NICER para observar Ansky frequentemente a partir da ISS e as suas capacidades de medição únicas também permitiram à equipa medir o tamanho e a temperatura da bolha de detritos, aproximadamente esférica, à medida que se expandia.

"Todas as observações de Ansky, pelo NICER, utilizadas nestes artigos científicos, foram recolhidas depois de o instrumento ter sofrido uma 'fuga de luz' em maio de 2023", disse Zaven Arzoumanian, o líder científico da missão no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. "Apesar da fuga - que foi corrigida em janeiro - ter afetado a estratégia de observação do telescópio, o NICER conseguiu fazer contribuições vitais para a astronomia no domínio do tempo, ou o estudo das mudanças no cosmos em escalas de tempo que podemos ver".

Após a reparação, o NICER continuou a observar Ansky para explorar a evolução das erupções ao longo do tempo. Um artigo científico sobre estes resultados, liderado por Hernández-García e com coautoria de Chakraborty, está a ser revisto.

Estudos observacionais de EQPs como o de Chakraborty também desempenharão um papel fundamental na preparação da comunidade científica para uma nova era de astronomia multimensageira, que combina medições utilizando a luz, partículas elementares e ondulações do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais para compreender melhor os objetos e eventos no Universo.

Um dos objetivos da futura missão LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA, na qual a NASA é parceira, é estudar espirais com rácios extremos de massa - ou sistemas em que um objeto de baixa massa orbita um objeto muito mais massivo, como Ansky. Estes sistemas devem emitir ondas gravitacionais que não são observáveis com as instalações atuais. Os estudos eletromagnéticos das EQPs ajudarão a melhorar os modelos desses sistemas antes do lançamento do LISA, previsto para meados da década de 2030.

"Vamos continuar a observar Ansky enquanto pudermos", disse Chakraborty. "Ainda estamos a dar os primeiros passos na compreensão das EQPs. É uma altura muito excitante porque há muito para aprender".

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
15/04/2025 - De aborrecido a explosivo: um buraco negro gigante desperta
21/06/2024 - Astrónomos observam em tempo real o despertar de um buraco negro de grande massa

Ansky (ou ZTF19acnskyy):
Transient Name Server

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

NGAs (Núcleos Galácticos Ativos):
Wikipedia

NICER (Neutron Star Interior Composition ExploreR):
NASA
Wikipedia

Observatório Neil Gehrels Swift:
NASA
Wikipedia

Observatório de raios X Chandra:
NASA
Universidade de Harvard
Wikipedia

Observatório XMM-Newton:
ESA
Wikipedia