doi.org/10.1093/mnras/stae1160
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#Buracos Negros
A mecânica detalhada de como a matéria cai sobre um buraco negro fora do horizonte de eventos foi revelada em um novo artigo.
Tal como previsto pela teoria da gravidade de Einstein, há um ponto em que o material deixa de circular em torno do buraco negro e cai a direito, mergulhando vertiginosamente para além do ponto sem retorno.
Agora, em dados de raios X de um buraco negro ativo, finalmente vimos provas de que esta “região de mergulho? existe.
“A teoria de Einstein previa que este mergulho final existiria, mas esta é a primeira vez que conseguimos demonstrar que isso acontece”, diz o físico teórico Andrew Mummery, da Universidade de Oxford, no Reino Unido.
“Pense nisso como um rio se transformando em uma cachoeira – até agora, temos olhado para o rio.
Esta é a primeira vez que avistamos a cachoeira.” A matéria que segue em direção a um buraco negro não segue uma linha reta.
Ele circula, como água girando, espiralando, inexoravelmente em direção a um ralo.
Esta não é uma comparação inútil: a comparação é tão adequada que os cientistas usam vórtices de água em turbilhão para estudar os ambientes em torno dos buracos negros.
Estudar os buracos negros em si é um pouco complicado, porque o espaço-tempo distorcido ao seu redor é muito extremo.
Mas, há décadas, o trabalho teórico de Albert Einstein previu que, a uma certa proximidade do buraco negro, a matéria já não seria capaz de seguir uma órbita circular estável e cairia a direito – como água sobre a borda daquele ralo análogo.
Não há razão para acreditar que este não seja o caso – a matéria tem que cruzar o horizonte de eventos de alguma forma, e a teoria da gravidade de Einstein resistiu ao escrutínio de todos – mas o que os astrofísicos não têm certeza é se estaríamos ou não capaz de detectá-lo.
O trabalho de Mummery e seus colegas teve múltiplas partes.
Uma delas foi o desenvolvimento de simulações numéricas e modelos que retratam a região de mergulho para revelar o tipo de luz que ela emite.
Depois disso, eles precisavam de evidências observacionais que contivessem a mesma emissão da região de mergulho.
O buraco negro em questão é encontrado em um sistema a cerca de 10.000 anos-luz de distância, chamado MAXI J1820+070.
Este sistema contém um buraco negro com cerca de 8,5 vezes a massa do Sol – e uma estrela companheira binária, da qual o buraco negro retira material à medida que o par de objetos orbita, alimentando-se em explosões que se manifestam como cintilação de raios-X.
Os astrônomos têm observado este buraco negro para compreender melhor o seu comportamento, pelo que os investigadores conseguiram aceder a dados de altíssima qualidade obtidos utilizando os instrumentos de raios X NuSTAR e NICER em órbita baixa da Terra.
Em particular, concentraram-se numa explosão que ocorreu em 2018.
Estudos anteriores notaram que houve um brilho extra detectado nas observações desta explosão que não pôde ser explicado.
Um estudo de 2020 especulou que este brilho pode emergir de dentro da região de órbita circular estável mais interna – isto é, a zona de mergulho.
Mummery e os seus colegas estudaram este brilho com especial cuidado e descobriram que correspondia à emissão que derivaram das suas simulações.
Isto, dizem os investigadores, estabelece finalmente a existência da região em queda, sem dúvida, dando-nos uma nova sonda para o regime gravitacional extremo na região imediatamente fora do horizonte de eventos de um buraco negro.
“O que é realmente emocionante é que existem muitos buracos negros na galáxia, e agora temos uma nova e poderosa técnica para usá-los no estudo dos campos gravitacionais mais fortes conhecidos”, diz Mummery.
“Acreditamos que isto representa um novo e excitante desenvolvimento no estudo dos buracos negros, permitindo-nos investigar esta área final em torno deles.
Só então poderemos compreender completamente a força gravitacional.
Este mergulho final do plasma acontece na extremidade de um buraco negro.
e mostra a matéria respondendo à gravidade na sua forma mais forte possível.”
Publicado em 24/05/2024 02h25
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