Entenda como luz detectada em buraco negro cumpre previsão de Einstein

Um show de luzes como nenhum outro visto no espaço.

Pela primeira vez, os cientistas detectaram luz atrás de um buraco negro, e ela cumpre uma previsão enraizada na teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

O astrofísico da Universidade de Stanford Dan Wilkins e seus colegas observaram raios-X que foram liberados por um buraco negro supermassivo localizado no centro de uma galáxia que fica a 800 milhões de anos-luz da Terra.

Essas intensas chamas de luz não são incomuns porque, embora a luz não possa escapar de um buraco negro, a enorme gravidade ao seu redor pode aquecer o material a milhões de graus. Isso pode liberar ondas de rádio e raios-X. Às vezes, esse material superaquecido é lançado no espaço por jatos rápidos – incluindo raios X e raios gama.

Mas Wilkins notou flashes menores de raios-X que ocorreram depois e eram de cores diferentes – e eles estavam vindo do outro lado do buraco negro.

“Qualquer luz que entra naquele buraco negro não sai, então não devemos ser capazes de ver nada que esteja por trás do buraco negro”, disse Wilkins, autor do estudo e cientista pesquisador do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia na Stanford University e SLAC National Accelerator Laboratory em um comunicado.

No entanto, a natureza estranha do buraco negro realmente tornou a observação possível.

“A razão pela qual podemos ver isso é porque aquele buraco negro está deformando o espaço, dobrando a luz e torcendo os campos magnéticos em torno de si mesmo”, disse ele.

O estudo foi publicado na última quarta-feira (29) na revista Nature.

“Cinquenta anos atrás, quando os astrofísicos começaram a especular sobre como o campo magnético poderia se comportar perto de um buraco negro, eles não tinham ideia de que um dia poderíamos ter as técnicas para observar isso diretamente e ver a teoria geral da relatividade de Einstein em ação”, disse Roger Blandford, co-autor do estudo e Luke Blossom Professor na Escola de Humanidades e Ciências e professor de física na Universidade de Stanford, em um comunicado.

A teoria de Einstein, ou a ideia de que a gravidade é a matéria que distorce o espaço-tempo, persistiu por cem anos, à medida que novas descobertas astronômicas foram feitas.

Alguns buracos negros têm uma corona, ou um anel de luz brilhante que se forma ao redor de um buraco negro à medida que o material cai nele e se torna aquecido a temperaturas extremas. Esta luz de raios-X é uma forma que os cientistas podem usar para estudar e mapear buracos negros.

Conforme o gás cai em um buraco negro, ele pode atingir milhões de graus. Esse aquecimento extremo faz com que os elétrons se separem dos átomos, o que cria o plasma magnético. As poderosas forças gravitacionais do buraco negro fazem este campo magnético formar um arco bem acima do buraco negro e girar até quebrar.

Isso não é diferente da coroa do sol, ou atmosfera externa quente. A superfície do sol é coberta por campos magnéticos, que causam a formação de loops e plumas à medida que interagem com partículas carregadas na coroa solar. É por isso que os cientistas se referem ao anel ao redor dos buracos negros como uma coroa.

“Este campo magnético sendo amarrado e então se aproximando do buraco negro aquece tudo ao seu redor e produz esses elétrons de alta energia que então passam a produzir os raios X”, disse Wilkins.

Enquanto estudava os sinalizadores de raios-X, Wilkins avistou flashes menores. Ele e seus colegas pesquisadores perceberam que as chamas maiores de raios-X estavam sendo refletidas e “dobradas ao redor do buraco negro na parte de trás do disco”, permitindo que vissem o outro lado do buraco negro.

“Há alguns anos venho construindo previsões teóricas de como esses ecos aparecem para nós”, disse Wilkins. “Eu já os tinha visto na teoria que vinha desenvolvendo, então assim que os vi nas observações do telescópio, pude descobrir a conexão.”

As observações foram feitas usando dois telescópios de raios-X baseados no espaço: NuSTAR da NASA e XMM-Newton da Agência Espacial Europeia.

Mais observações serão necessárias para entender essas coronas de buracos negros e o próximo observatório de raios-X da Agência Espacial Europeia, chamado Athena, será lançado em 2031.

“Ele tem um espelho muito maior do que já tivemos em um telescópio de raios-X e nos permitirá obter imagens de maior resolução em tempos de observação muito mais curtos”, disse Wilkins. “Portanto, a imagem que estamos começando a obter dos dados no momento ficará muito mais clara com esses novos observatórios.”

(Texto traduzido. Leia aqui o original em inglês).