TESS regista a ascensão ótica mais precoce da erupção do buraco negro AT 2019wey

Um telescópio espacial registou a ascensão ótica mais precoce alguma vez observada numa erupção de um buraco negro, com uma precisão temporal sem precedentes.

Os dados sugerem que a erupção arranca nas proximidades do buraco negro e só depois o disco externo se ilumina - uma inversão importante na forma como os cientistas ordenam estes acontecimentos.

Um sistema de buraco negro desperta

No Setor 19 do TESS, uma sequência contínua de imagens apanhou o primeiro aumento ténue de brilho do sistema - numa altura em que a maioria dos astrónomos ainda nem tinha indicação de que ele estava ativo.

Com base nessas medições, Alyana Jusino, do The City College of New York (CCNY), conseguiu fixar o início do evento em 26 de novembro de 2019.

“ A fonte foi observada pelo TESS da NASA à medida que entrava numa erupção, captando a ascensão com elevada precisão fotométrica e uma cobertura de 27 dias quase ininterrupta ”, escreveu Jusino.

Este registo preenche uma lacuna crítica: estreita a janela do momento do disparo inicial e coloca, com mais força, a pergunta essencial sobre onde começou o clarão.

Cobertura contínua no espaço

A NASA concebeu o TESS para procurar planetas ao detetar pequenas diminuições de luz quando passam à frente de estrelas brilhantes e próximas - não para seguir erupções de buracos negros.

Ainda assim, como o telescópio observa um setor durante cerca de 27 dias e recolhe imagens de campo total a cada 30 minutos, a observação tende a ser praticamente contínua.

Em terra, telescópios perdem tempo por causa do dia/noite, do mau tempo e de transições entre observatórios; já uma nave no espaço consegue acompanhar a subida do brilho sem essas interrupções.

Essa vantagem é decisiva no início de uma erupção, quando a ausência de apenas algumas horas pode baralhar completamente a sequência do que aconteceu primeiro.

Uma erupção de dentro para fora

O TESS mostrou o início da luz visível no final de 26 de novembro de 2019, antes das primeiras deteções em terra feitas pelo ATLAS.

Por outro lado, um sinal observado na Estação Espacial Internacional parece ter aumentado de brilho ainda mais cedo, antes de o TESS registar a subida ótica.

Esta cronologia aponta para uma instabilidade inicial perto do centro do sistema, onde o gás se desloca mais depressa e o aquecimento do disco é mais intenso.

Os astrónomos descrevem este cenário como uma erupção de dentro para fora: o brilho começa próximo do buraco negro e só depois se propaga para as regiões exteriores do disco.

AT 2019wey: um sistema de buraco negro recém-detectado

O AT 2019wey é um sistema recém-detectado classificado como binária de raios X com buraco negro, em que o buraco negro arranca gás a uma estrela companheira.

Esse gás acumula-se num disco de acreção - um anel quente de matéria em queda - até que as regiões internas emitem raios X intensos.

Quando o fluxo muda abruptamente, o disco pode intensificar o brilho em vários comprimentos de onda ao mesmo tempo, embora nem sempre pela mesma ordem.

É precisamente por isso que as primeiras horas são tão valiosas: a sequência inicial indica que parte do sistema foi alterada em primeiro lugar.

A seguir os sinais de uma erupção

Em vez de subir de forma imediata e explosiva, a curva de luz - o registo do brilho ao longo do tempo - seguiu um padrão de 0.74.

Esse valor significa que o clarão foi crescendo de modo gradual, em vez de “acender” de uma só vez, o que limita os mecanismos plausíveis para o disparo.

Como o TESS amostrou a ascensão a cada 30 minutos, a equipa conseguiu reduzir o início a uma janela temporal muito estreita.

Uma precisão deste nível faz com que o começo de uma erupção deixe de ser um borrão e passe a funcionar como um teste físico bem mais rigoroso.

Não foi encontrado um ritmo estável

Um estudo anterior tinha sugerido uma variação de 1.3 horas durante a fase de declínio do sistema, o que levantou a hipótese de um ciclo repetitivo.

A equipa de Jusino procurou esse comportamento na fase de subida e não detetou qualquer sinal periódico acima de cerca de 0.48 mJy, uma variação de brilho muito pequena.

Isto enfraquece a ideia de um ritmo estável de curto período e faz com que a indicação anterior pareça mais uma oscilação passageira.

Por agora, a mensagem mais nítida dos dados é a temporização da subida, e não um pulso escondido dentro dela.

Onde o disparo pode estar escondido

Há anos que os astrónomos discutem o que desencadeia estas erupções, em grande parte porque a fase de arranque costuma decorrer antes de os instrumentos conseguirem apontar.

A luz inicial permite separar causas associadas ao disco externo de processos perto do buraco negro, onde a gravidade e o aquecimento são mais fortes.

No AT 2019wey, essa separação surge de forma invulgarmente clara, porque os raios X parecem surgir primeiro e a luz ótica aparece depois.

Este padrão não resolve todas as discussões, mas reduz o espaço temporal onde as teorias sobre o disparo ainda se podem “esconder”.

Um longo pós-efeito

O AT 2019wey não se comportou como um clarão rápido seguido de desaparecimento, o que torna ainda mais valioso o registo do seu início.

Uma atualização recente indica que a fonte se manteve brilhante durante anos, enfraqueceu por volta do final de 2025 e voltou a intensificar-se em 2026.

Esse arco prolongado dá aos astrónomos uma oportunidade rara de ligar a primeira subida à evolução complexa que se seguiu.

Também deixa em aberto a possibilidade de o mecanismo que iniciou a erupção não ter esgotado por completo o combustível armazenado no disco.

Os primeiros instantes de uma erupção de buraco negro

Casos como este mostram porque missões pensadas para exoplanetas acabam muitas vezes por funcionar como observatórios de uso geral, à medida que os dados se acumulam.

Um telescópio construído para detetar quedas minúsculas na luz das estrelas também pode registar o primeiro aumento de brilho de estrelas, asteroides e sistemas binários.

Esse alcance adicional é importante porque, em astronomia, os momentos mais reveladores tendem a ser curtos, inesperados e fáceis de perder a partir da Terra.

Aqui, em vez disso, o olhar constante do TESS captou alguns dos primeiros minutos mais claros alguma vez registados de uma erupção de buraco negro.

Com mais missões de grande campo a observar de forma contínua, os astrónomos deverão conseguir apanhar mais erupções “à nascença” e testar se o AT 2019wey foi um caso raro.