Como você mede a rotação de um buraco negro?
Os físicos podem finalmente ter descoberto a rapidez com que um buraco negro visível em nossa Via Láctea está girando e, ao fazê-lo, chegou mais perto do que nunca a descobrir tudo o que há para saber sobre uma certa classe desses gigantes escuros.
A singularidade, denominada 4U1543-4, orbita uma estrela a cerca de 24.700 anos-luz da Terra. É um dos poucos objetos semelhantes que os cientistas encontraram em nossa região do espaço e, com 9,4 vezes a massa do nosso sol, não é um buraco negro supermassivo. A maioria dos físicos acredita que os buracos negros, tendo esmagado toda a sua massa até um único ponto, são idênticos, exceto por três números: sua massa, sua carga e seu giro. E, embora em teoria um buraco negro possa ser carregado de maneira muito positiva ou negativa se for feito exclusivamente de elétrons ou prótons, no mundo real, os buracos negros (como todos os objetos maciços do universo) provavelmente têm uma carga líquida nula. Agora, parece que os pesquisadores conseguiram fazer uma boa medição do giro desse buraco negro.
Como qualquer coisa no espaço, a singularidade comprimida escondida atrás do horizonte de eventos de um buraco negro – o ponto além do qual nem a luz pode escapar – gira livremente com todo o momento que é captado ao longo das eras. Mas, diferentemente das estrelas e dos planetas, não há como observar diretamente a rapidez com que o ponto pesado do espaço está girando.
Em vez disso, os astrônomos dependem de proxies: as nuvens rodopiantes de matéria do lado de fora do horizonte de eventos de um buraco negro, que são arrastadas pela rotação da singularidade. Ao determinar a rapidez com que a matéria está se movendo, eles podem estimar o momento angular, ou rotação, da própria singularidade.
Obviamente, a 24.700 anos-luz de distância, essas nuvens de gás não são claramente visíveis. Portanto, os astrônomos não têm a opção de assistir a um grão de poeira completar um circuito em torno do horizonte de eventos do buraco negro. Em vez disso, eles medem o brilho dos raios X produzidos próximo ao horizonte de eventos, à medida que o turbilhão de poeira e gás ao redor do horizonte de eventos acelera a velocidades extremas. E esse brilho revela a rapidez com que o gás e a poeira estão se movendo, o que por sua vez oferece informações sobre a própria singularidade.
Duas tentativas anteriores de medir o giro de 4U1543-4 levaram a resultados extremamente inconsistentes. Essa nova abordagem contou com os dados de um evento de queima específico, quando o material ao redor do buraco negro ficou muito mais brilhante e também usou técnicas aprimoradas para calcular a rotação.
Os astrônomos descrevem a taxa de giro de um buraco negro com números entre -1 e 1. Um buraco negro que não gira de maneira alguma tem giro 0 a *, e os buracos negros também têm velocidade máxima de giro, que supera quando se aproxima de 1 a * ou -1 uma*.
À medida que um buraco negro gira cada vez mais rápido, seu horizonte de eventos se encolhe cada vez mais perto da singularidade, como o astrônomo da UCLA Mark Morris disse ao Universe Today em 2014. Um buraco negro não pode girar tão rápido que seu horizonte de eventos desaparece e revela a singularidade.
Os pesquisadores descobriram que esse buraco negro provavelmente tem um giro de 0,67. Existem amplas barras de erro ao redor da estimativa, que podem chegar a 0,82 ou descer até 0,59. Mas, independentemente disso, escreveram os pesquisadores em seu artigo, sua taxa de rotação é “moderada” para um buraco negro dessa massa.
O artigo que descreve esses resultados foi publicado em 5 de março na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society e está disponível no arXiv.
Publicado em 18/06/2020 23h11
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