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Os astrônomos observaram uma galáxia distante isolando o “alimento”, ou matéria geral, fluindo para seu buraco negro supermassivo central. Como as regiões em torno dos buracos negros que se alimentam são frequentemente mais brilhantes do que a luz combinada de cada estrela na sua galáxia hospedeira, isto levou a uma mudança radical no brilho que ocorreu ao longo de apenas 20 anos. A fome deste buraco negro central foi marcada pelo escurecimento da galáxia em 95%, caindo para 5% do seu brilho original.
A descoberta é notável porque demonstra que a atividade de buracos negros supermassivos pode mudar radicalmente ao longo de períodos de tempo semelhantes em escala a uma vida humana – em vez de ao longo de milhares de anos, como sugerem os modelos actuais. Como a primeira evidência desta rápida “fome”, a descoberta poderá provocar uma mudança nos actuais modelos de alimentação de buracos negros, o que sugere que tais mudanças demoram muito mais tempo a ocorrer.
Quando buracos negros supermassivos estão rodeados por uma grande quantidade de gás e poeira, a sua imensa influência gravitacional faz com que esta estrutura em forma de disco, chamada disco de acreção, brilhe intensamente. Esta região de despensa cósmica com um buraco negro alimentador no seu coração é chamada de núcleo galáctico ativo (AGN), e pode ficar tão brilhante que ofusca a luz combinada de cada estrela na galáxia hospedeira circundante. Quando o fluxo de gás para o disco de acreção é retardado e a despensa do buraco negro não é reabastecida, o brilho do AGN diminui. Isso é exatamente o que parece estar acontecendo nesta galáxia.
“É fascinante que um núcleo galáctico ativo possa mudar o seu brilho tão dramaticamente num período de tempo tão curto, e que este desvanecimento pareça ser causado por uma grande mudança na taxa de acreção no buraco negro supermassivo”, disse o líder da equipa, Tomoki Morokuma, do Instituto de Tecnologia de Chiba. disse em um comunicado. “Usando dados de pesquisas de campo amplo, como os da Hyper Suprime-Cam, esperamos descobrir mais objetos como este e aprender como a atividade dos buracos negros supermassivos é encerrada e reiniciada.”
A equipe internacional de astrônomos descobriu que este buraco negro na galáxia J0218−0036 estava gradualmente morrendo de fome quando mergulharam em duas décadas de dados astronômicos de arquivo e compararam imagens do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) com aquelas da Hyper Suprime-Cam (HSC) no Telescópio Subaru.
Isto revelou um declínio no brilho de 95% ao longo de 20 anos. Isto é extremo em comparação com a variabilidade usual do brilho do AGN, que é de cerca de 30%. A equipe continuou a investigação do AGN usando observações feitas ao longo de 70 anos e coletando novos dados deste AGN usando o Gran Telescopio Canarias (GTC), o Telescópio Subaru e o Observatório WM Keckbem como uma série de radiotelescópios. Isso permitiu que eles rastreassem mudanças no brilho em uma faixa de comprimentos de onda, desde raios X até radiação infravermelha.
Após esta investigação, a equipa determinou que a taxa a que o gás fluía do disco de acreção para este buraco negro supermassivo foi reduzida em cerca de 98% ao longo de apenas sete anos. Isso disse aos investigadores que o fornecimento de matéria ao disco de acreção estava a diminuir rapidamente.
Os investigadores confirmaram que se tratava de um caso de interrupção do fornecimento de alimentos a este buraco negro, descartando a possibilidade de uma nuvem de gás ter passado em frente do disco de acreção, bloqueando temporariamente a sua luz. Eles determinaram que tal bloqueio não poderia explicar as mudanças em todos os diferentes comprimentos de onda da luz que estudaram.
Embora o corte no fornecimento de gás a este AGN e o fim do reabastecimento do disco de acreção que alimenta gradualmente este buraco negro supermassivo sejam certos, o que a equipa não pode ter certeza é o que está a causar esta cessação. Mesmo com esse mecanismo envolto em mistério, esta investigação mostra que as mudanças na acumulação de massa de buracos negros supermassivos nem sempre demoram milhares de anos, como se pensava anteriormente.
“Este objeto mostra uma variabilidade rápida que não pode ser explicada por modelos padrão. Ele fornece um importante caso de teste para o desenvolvimento de novos modelos teóricos”, disse Toshihiro Kawaguchi, membro da equipe, da Universidade de Toyama. “Investigaremos quais condições físicas poderiam reproduzir o comportamento observado”.
A pesquisa da equipe foi publicada na revista Publicações da Sociedade Astronômica do Japão (PASJ).