Astrônomos testemunham ‘batimento do coração’ de um buraco negro

Cientistas conseguiram enxergar os chamados “batimentos cardíacos” de um buraco negro supermassivo a cerca de 600 milhões de anos-luz de distância da Terra. Eles estão emanando no centro de uma outra galáxia.

Os astrônomos detectaram pela primeira vez esse sinal, que se repete a cada hora, em 2007. Mas, em 2011, nosso sol bloqueou o buraco negro e consequentemente seu “batimento cardíaco” da vista dos satélites.

Quando finalmente conseguiram vê-lo novamente em 2018 — usando o maior satélite de fontes de raios X da Agência Espacial Europeia, o XMM-Newton —, os cientistas se surpreenderem ao ver o “batimento” ainda forte.

A surpresa aconteceu porque “batimentos cardíacos” de buracos negros geralmente não duram muito.

O estudo foi publicado terça-feira (9) na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A “batida” deste buraco negro foi a primeira confirmada pelos cientistas em 2007 — e agora se tornou o “batimento cardíaco” mais prolongado já testemunhado em um buraco negro.

Buracos negros têm batimentos cardíacos?

O nome “batimento cardíaco” é usado pelos astrônomos porque a pulsação em torno do buraco negro cria um sinal repetitivo que pode ser detectado. A pulsação desse sinal em particular é mantida.

Embora os próprios buracos negros sejam invisíveis, o disco de material ao seu redor, chamado de disco de acreção, produz luz de raios X que telescópios e satélites sensíveis, como o XMM-Newton, podem detectar.

Os buracos negros se alimentam do material do disco de acreção, puxando espirais de gás que se aquecem – e as altas temperaturas liberam os raios X. Portanto, ao mesmo tempo que puxam material, os buracos negros também liberam material em feixes de alta potência chamadas jatos.

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De acordo com os dados já coletados, a força poderosa dos raios X sendo liberada por esse buraco negro em particular se assemelha com o padrão repetitivo de um batimento cardíaco. Até agora, isso é raro em outros buracos negros.

O tempo entre a pulsação constante deste buraco negro pode sinalizar aos astrônomos o tamanho e a estrutura da matéria mais próxima de horizonte de eventos do buraco negro – que é a área onde nem mesmo a luz consegue escapar da sua força gravitacional.

Os astrônomos compararam o “batimento cardíaco” a “alimentar uma criança de dois anos: se você for rápido demais, elas vão arrotar tudo”, como tentou explicar Chris Done, coautor do estudo e professor de física no Centro de Astronomia Extragalática da Universidade de Durham, em um e-mail.

“A ideia principal sobre a formação desse “batimento cardíaco” é que as partes internas do disco de acreção estãose expandindo e contraindo”, disse Done. “O único outro sistema que sabemos que parece fazer a mesma coisa é um buraco negro de massa estelar 100 mil vezes menor emnossa Via Láctea”.

De acordo com Done, este outro buraco negro está localizado em um dos braços espirais da nossa galáxia – é não é o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. Em vez disso, ele é feito de restos de uma estrela muito massiva. Quando ela entrou em colapso, formou esseburaco negro, que é apenas cerca de 10 vezes a massa do nosso sol, e está sendo alimentado pela matéria de uma estrela companheira binária.Embora seja muito menor do que o buraco negro citado no estudo agora revelado, “a taxa na qual ele está sendo alimentado em relação à massa do buraco negro é a mesma do objeto que estávamos olhando, e é extraordinariamente alta”, disse Done.

Sinais fortes

Algumas mudanças foram encontradas nos “batimentos cardíacos” atuais em comparação com as observações feitas em 2018.

“Eles ficaram mais forte, e agora conseguimos vê-los com mais facilidade”, relatou Done. “Ou seja, pudemos examinarsuas propriedades com mais detalhes e ver como realmente é semelhante ao buraco negro binário que vemos em nossa galáxia”.

Em seguida, os pesquisadores farão uma análise completa do sinal de “batimento cardíaco” e o compararão com o modo como alguns buracos negros se comportam em nossa galáxia.

“Esse ‘batimento cardíaco’ é incrível”, disse Chichuan Jin, principal autor do estudo e pesquisador do Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências, em comunicado.

“Ele prova que esses sinais resultantes de um buraco negrosupermassivo podem ser muito fortes e persistentes e também oferece a melhor oportunidade para os cientistas investigarem melhor a natureza e a origem desse sinal de ‘batimento cardíaco’.”

(Texto traduzido, leia o original em inglês).