Os buracos negros são objetos cósmicos de densidade tão assustadora que nem a luz pode escapar de suas garras gravitacionais extremas. Mas só porque eles são invisíveis, não significa que não possamos encontrar maneiras de observá-los.
Desta vez, os astrônomos mapearam os contornos de um vórtice supermassivo na galáxia hospedeira IRAS 13224-3809, encontrada na constelação de Centaurus a cerca de 1 bilhão de anos-luz da Terra.
Para conseguir isso, os pesquisadores se basearam nas observações mais longas de um buraco negro pelo observatório de raios-X XMM-Newton da Agência Espacial Européia (ESA).
Eis como o acréscimo funciona: À medida que a matéria no espaço é puxada em direção a um buraco negro, atinge velocidades tão altas que o material em espiral esquenta, atingindo temperaturas na casa dos milhões de graus (e ainda mais quente).
Esse redemoinho superaquecido produz radiação, que pode ser detectada pelos telescópios espaciais quando os raios X colidem e refletem partículas de gás nas proximidades do turbilhão.
Observar essas interações, dizem os cientistas, é análogo ao modo como ouvimos as vozes ecoarem em uma câmara – e da mesma maneira que as reverberações sônicas podem nos informar sobre a forma e a estrutura dos espaços 3D, assim também os ‘ecos de luz’ revelam a forma invisível de buracos negros supermassivos.
“De maneira semelhante, podemos observar como os ecos da radiação de raios X se propagam nas proximidades de um buraco negro, a fim de mapear a geometria de uma região e o estado de uma massa de matéria antes que desapareça na singularidade”. explica o astrofísico William Alston da Universidade de Cambridge.
“É um pouco como eco-localização cósmica.”
A técnica, chamada mapeamento de reverberação de raios-X, não é nova, mas está evoluindo. As leituras de eco de luz de Alston e sua equipe vieram de mais de 23 dias observando o espaço no coração do IRAS 13224-3809, capturado durante 16 órbitas espaciais de 2011 a 2016.
Ao fazer isso, eles viram algo que não esperavam ver: a coroa do buraco negro – uma região de elétrons super-quentes pairando sobre o disco de acreção do objeto – brilhou dramaticamente ao longo do tempo, com seu brilho variando em um fator de 50 em apenas algumas horas .
“À medida que o tamanho da coroa muda, o mesmo ocorre com a luz – um pouco como se o teto da catedral estivesse subindo e descendo, mudando como o eco da sua voz soa”, diz Alston.
“Ao rastrear os ecos da luz, fomos capazes de rastrear essa corona em mudança e – o que é ainda mais emocionante – obter valores muito melhores para a massa e a rotação do buraco negro do que poderíamos determinar se a corona não estivesse mudando de tamanho”.
Embora esse vislumbre do buraco negro supermassivo do IRAS 13224-3809 possa ser sem precedentes em termos de detalhes do mapeamento, o status externo da realização pode não durar muito.
Os pesquisadores agora esperam usar o mesmo método para sondar e traçar a física dos buracos negros de muitas outras galáxias distantes. Já existem centenas de buracos negros supermassivos ao alcance do longo olhar de XMM-Newton, e ainda mais aparecerão quando o satélite Athena da ESA for lançado (programado para 2031).
Exatamente o que todos aqueles redemoinhos giratórios nos dirão continua a ser visto, mas certamente parece que estamos à beira de algumas descobertas incríveis aqui.
“Este trabalho demonstra claramente que o futuro do estudo de buracos negros depende muito de como eles variam”, diz o astrônomo Matthew Middleton, da Universidade de Southampton, no Reino Unido.
“Este será o foco de várias missões lançadas nos próximos 10 anos, que darão início a uma nova era de compreensão desses objetos exóticos”.
Publicado em 28/01/2020
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