Um novo estudo identificou oito ecos anteriormente desconhecidos de sistemas binários de raios-X de buracos negros próximos na Via Láctea e transformou esses ecos em ondas sonoras.
Os pesquisadores detectaram oito novos sistemas de buracos negros “ecoantes” na Via Láctea, e eles parecem passar por um túnel de vento misterioso. E intrigantemente, os ecos revelam dicas sobre o papel dos buracos negros na evolução das galáxias.
A atração gravitacional de um buraco negro é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar. Os buracos negros são frequentemente cercados por acúmulos de gás e poeira superaquecidos, conhecidos como disco de acreção. Quando um buraco negro se alimenta desse material, ele produz rajadas de luz brilhante de raios-X que ricocheteiam e ecoam no gás em queda.
Em um novo estudo, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) usaram uma ferramenta apelidada de “Máquina de Reverberação” para identificar oito novos binários de buracos negros ecoantes, ou sistemas com uma estrela orbitando um buraco negro. Este algoritmo analisa dados do Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) da NASA, um telescópio de raios-X de alta resolução a bordo da Estação Espacial Internacional.
O NICER estuda as emissões de raios-X de fontes como buracos negros e estrelas de nêutrons. Usando esses dados, o algoritmo da equipe identificou 26 binários de raios-X de buracos negros que anteriormente eram conhecidos por emitir explosões de raios-X. Em seguida, a equipe reduziu para 10 sistemas próximos e brilhantes o suficiente para os pesquisadores discernirem os ecos de raios-X em meio às explosões.
Este método revelou oito ecos anteriormente desconhecidos de binários de raios-X de buracos negros próximos. Até agora, apenas dois desses sistemas eram conhecidos por emitir ecos de raios-X na Via Láctea, de acordo com um comunicado do MIT.
Entre os oito sistemas identificados, os pesquisadores descobriram que os buracos negros variavam em massa de cinco a 15 vezes a massa do sol, e todos se alimentavam de estrelas parecidas com o sol. Usando esses dados, a equipe recriou a evolução de um buraco negro à medida que se alimentava de material estelar e depois converteu os ecos de raios-X em ondas sonoras, que você pode ouvir na janela no topo da página ou diretamente no YouTube.
Evolução de um buraco negro
Os pesquisadores compararam os ecos nos oito sistemas, revelando uma evolução comum na vizinhança imediata dos buracos negros. Primeiro, os buracos negros emitem raios X com duração de várias semanas, durante as quais os buracos negros geram coroas luminosas – as regiões de plasma de alta energia fora dos limites dos buracos negros – e jatos de material se movendo quase à velocidade da luz. Então, ao longo de vários dias, as coroas começam a desvanecer e os jatos jorram à medida que os buracos negros se estabelecem em um estado de energia mais baixa.
No entanto, os buracos negros emitem uma explosão final de partículas de alta energia antes de desaparecerem completamente. Isso pode ajudar a explicar como os buracos negros supermassivos, que se acredita estarem nos centros de todas as grandes galáxias, ejetam partículas em grandes distâncias e moldam a formação de galáxias, de acordo com o comunicado.
“O papel dos buracos negros na evolução das galáxias é uma questão pendente na astrofísica moderna”, disse Erin Kara, coautora do estudo e professora assistente de física no MIT, no comunicado. “Curiosamente, esses binários de buracos negros parecem ser ‘mini’ buracos negros supermassivos e, portanto, entendendo as explosões nesses pequenos sistemas próximos, podemos entender como explosões semelhantes em buracos negros supermassivos afetam as galáxias em que residem.”
Algumas das emissões de raios-X refletem nos discos de acreção dos buracos negros, criando ecos da emissão inicial. Os pesquisadores calcularam a distância entre a coroa de um buraco negro e o disco de acreção com base em quando o NICER recebeu a luz da coroa, versus quando detectou os ecos de raios-X. Por sua vez, o mapa dos arredores do buraco negro revelou dicas sobre como sua coroa e disco evoluíram.
Além disso, os pesquisadores descobriram que o período de transição de um estado de alta para baixa energia cresceu mais em todos os binários de buracos negros estudados, sugerindo que a distância entre a coroa e o disco também cresceu. Isso pode ser o resultado da breve expansão da coroa durante a última explosão de alta energia de um buraco negro antes de terminar sua refeição estelar e ficar quieta, disseram os pesquisadores no comunicado.
“Estamos no início de poder usar esses ecos de luz para reconstruir os ambientes mais próximos do buraco negro”, disse Kara no comunicado. “Agora mostramos que esses ecos são comumente observados e somos capazes de sondar as conexões entre o disco, o jato e a coroa de um buraco negro de uma nova maneira.”
Publicado em 14/05/2022 10h16
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