A menos que Einstein esteja errado, um buraco negro é definido por três propriedades: massa, rotação e carga elétrica. A carga de um buraco negro deve ser quase zero, pois a matéria capturada por um buraco negro é eletricamente neutra. A massa de um buraco negro determina o tamanho de seu horizonte de eventos e pode ser medida de várias maneiras, desde o brilho do material ao seu redor até o movimento orbital de estrelas próximas. A rotação de um buraco negro é muito mais difícil de estudar.
A rotação de um buraco negro é basicamente a velocidade com que ele gira. Assim como estrelas e planetas giram em seus eixos, o mesmo ocorre com os buracos negros. A diferença é que os buracos negros não têm uma superfície física como estrelas e planetas. A rotação do buraco negro, como a massa, é uma propriedade do espaço-tempo. A rotação determina como o espaço é distorcido em torno de um buraco negro. Para medir o spin de um buraco negro, você precisa estudar como a matéria se comporta perto dele.
A rotação de alguns buracos negros supermassivos foi medida. Com alguns buracos negros ativos, podemos estudar os raios X emitidos por seus discos de acreção. A luz de raios-X do disco recebe um aumento de energia da rotação e, medindo esse aumento, podemos determinar o spin. Outra forma é obter uma imagem direta do buraco negro, como fizemos com o do centro de M87. O anel de luz que vemos é mais brilhante do lado que gira em nossa direção.
Mas não sabemos a rotação do buraco negro supermassivo mais próximo, aquele em nossa própria galáxia. Nosso buraco negro não é muito ativo e é muito menor do que o do M87. Não podemos medir seu spin observando a luz perto dele. Mas um novo artigo no Astrophysical Journal Letters argumenta que existe outra maneira de medir o spin.
Seu método usa uma propriedade conhecida como arrastamento de quadros. Quando uma massa gira, ela torce ligeiramente o espaço ao seu redor. Sabemos que é real porque medimos o efeito de arrastamento de quadros da rotação da Terra. O giro de um buraco negro cria o mesmo tipo de arrasto de quadro e, medindo-o, podemos determinar o giro do buraco negro. Não podemos colocar uma sonda em órbita ao redor do buraco negro da maneira que fizemos com a Terra, mas podemos usar a próxima melhor coisa.
Centenas de estrelas orbitam o buraco negro no centro de nossa galáxia. Cerca de quarenta delas, conhecidas como estrelas S, têm órbitas próximas ao buraco negro. Com o tempo, suas órbitas são alteradas pelo efeito de arrastar de quadros. Se pudermos medir essas mudanças, podemos medir o spin – quanto maior o spin, maior o deslocamento da órbita.
Neste novo trabalho, a equipe estudou as órbitas das estrelas S e não encontrou nenhuma mudança de arrasto de quadro. Dado o quão bem conhecemos as órbitas dessas estrelas, sabemos que o buraco negro no centro de nossa galáxia deve estar girando lentamente. A equipe determinou que seu spin não pode ser superior a 0,1 em uma escala de 0 a 1, o que significa que ele está girando menos de 10% do spin máximo possível para um buraco negro. Em contraste, o giro do buraco negro de M87 é de pelo menos 0,4.
Publicado em 25/10/2020 09h22
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