Revelada explosão violenta no coração de um sistema que alberga um buraco negro

O universo é uma caixa de surpresas e brinda-nos com constantes mutações e evoluções do seu aspeto. Nesse sentido, uma equipa internacional de astrónomos usou câmaras de última geração para criar um filme de um sistema com um buraco negro em crescimento. No entanto, isto foi feito a um nível de detalhe nunca antes visto.

No processo, descobriram novas pistas para a compreensão dos arredores imediatos destes objetos enigmáticos. Conforme referência, os cientistas publicaram o seu trabalho num novo artigo da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Buracos negros moldam o Universo

Os buracos negros podem alimentar-se de uma estrela próxima e criar vastos discos de acreção de material. Aqui, o efeito da forte gravidade do buraco negro e o próprio campo magnético do material podem emitir níveis de radiação em rápida mudança do sistema como um todo.

Conforme foi mostrado, esta radiação foi detetada pelo instrumento HiPERCAM acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias). Além disso, também foi possível detetar esta radiação nos raios-X pelo observatório NICER da NASA a bordo da Estação Espacial Internacional.

Imagem do Gran Telescopio Canarias, situado em La Palma, nas Ilhas Canárias.

Buraco Negro MAXI J1820+070 está na nossa vizinhança

O buraco negro em causa, que tem o nome de MAXI J1820+070, foi descoberto no início de 2018. Este está "apenas" a 10.000 anos-luz de distância, na nossa própria Via-Láctea. Tem uma massa equivalente a mais ou menos 7 sóis, que colapsou numa região do espaço inferior à cidade de Londres.

Tendo em conta as suas distâncias, o seu estudo é uma tarefa muito difícil. As observações tornam-se demasiado ténues e objetos pequenos demais para serem observados. Nem mesmo com o EHT (Event Horizon Telescope), que recentemente obteve a primeira fotografia do buraco negro no centro da galáxia M87.

No entanto, os instrumentos HiPERCAM e NICER, permitem registar "filmes" da luz do sistema a mais de 300 fps. Desta forma, foi possível os investigadores captarem "crepitações" violentas e "surtos" de luz visível e raios-X.

Filme produzido com dados reais

John Paice, estudante na Universidade de Southampton e do Centro Interuniversitário de Astronomia e Astrofísica, na Índia, foi o autor principal do estudo que apresentou estes resultados. Este é também o artista que criou o filme.

Segundo Paice, o trabalho desenrolou-se da seguinte forma:

O filme foi feito recorrendo a dados reais, mas a velocidade real foi diminuída para 1/10 para permitir que os surtos mais rápidos fossem discernidos pelo olho humano. Podemos ver que o material em redor do buraco negro é tão brilhante que ofusca a estrela que está a consumir, e as oscilações mais rápidas duram apenas alguns milissegundos - é o 'output' de mais de cem sóis emitido num piscar de olhos.

Os cientistas também descobriram que quedas nos níveis de raios-X são acompanhadas por um aumento da luz visível (e vice-versa). Além disso, foi percetível que os flashes mais rápidos no visível emergiram uma fração de segundo após os raios-X. Assim, tais padrões revelam indiretamente a presença de plasma distinto. Este é um material extremamente quente onde os eletrões são despojados dos átomos, em estruturas profundas no abraço da gravidade do buraco negro, de outra forma, pequenas demais para serem resolvidas.

Nunca se conseguiu este nível de detalhe

Não é a primeira vez que isto é encontrado. Uma diferença de fração de segundo entre a luz raios-X e visível já foi observada noutros dois sistemas que hospedam buracos negros. Contudo, nunca foi captado com este nível de detalhe.

Os membros da equipa internacional estiveram na vanguarda deste campo ao longo da última década. O Dr. Poshak Gandhi, igualmente de Southampton, também encontrou as mesmas assinaturas temporárias nos dois sistemas anteriores.

O facto de vermos isto agora em três sistemas reforça a ideia de que é uma característica unificadora de tais buracos negros em crescimento. A ser verdade, deve estar a dizer-nos algo fundamental sobre como o fluxo de plasma em torno dos buracos negro opera.

As nossas melhores ideias invocam uma ligação profunda entre os fluxos de plasma, para dentro e para fora. Mas estas são condições físicas extremas que não podemos replicar nos laboratórios da Terra e não entendemos como a natureza gere isto. Estes dados serão cruciais para acertar na teoria correta.

Referiu Gandhi sobre a importância destas descobertas.