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Buraco negro tem "crise de soluço" por culpa de vizinho

Um buraco negro supermassivo sofreu uma crise de soluço ao ter seu disco de acreção perfurado por um companheiro menor

2 abr 2024 - 07h00
(atualizado às 13h03)
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No coração de uma galáxia a 800 milhões de anos-luz de distância, um buraco negro supermassivo está "soluçando". O objeto, anteriormente inativo, agora emite plumas de gás a cada 8,5 dias antes de voltar ao normal. A causa surpreendente é que um segundo buraco negro está "perfurando" o disco de acreção do objeto.

Foto: NASA/Caltech/R. Hurt (IPAC) / Canaltech

O buraco negro supermassivo foi descoberto em dezembro de 2020 e parecia semelhante aos demais de seu tipo. Contudo, 52 dias depois, o instrumento Neil Gehrels Swift (Swift) detectou raios X partindo da região, levando cientistas a monitorarem essa atividade com o telescópio de raios-X NICER.

Eles descobriram que o surto de radiação durou cerca de quatro meses, apresentando um padrão de quedas sutis e periódicas a cada 8,5 dias. Curiosamente, o fenômeno lembrava as oscilações de luz quando se observa um planeta passando em frente à sua estrela hospedeira, bloqueando brevemente sua luz.

Como se trata de um buraco negro gigantesco com brilho equivalente a uma galáxia, os cientistas ficaram confusos, já que não há nenhum mecanismo na teoria que possa causar esse efeito. Mas físicos teóricos da República Checa tiveram uma ideia: talvez exista um segundo buraco negro passando em frente ao primeiro, assim como o planeta que passa em frente a uma estrela.

A proposta dos checos foi publicada em um artigo independente e foi encontrada pelos autores do novo estudo, liderado por Dheeraj "DJ" Pasham, cientista do Instituto MIT Kavli (MKI) de Astrofísica e Pesquisa Espacial. "Fiquei super empolgado com essa teoria e imediatamente enviei um e-mail para eles dizendo: 'acho que estamos observando exatamente o que sua teoria previu'", conta Pasham.

Então, os cientistas de ambas as equipes se juntaram para criar simulações baseadas nas observações do NICER sobre a explosão do buraco negro supermassivo e as oscilações de 8,5 dias. Os resultados apoiam a ideia de um sistema binário, com um buraco negro menor orbitando o maior e atravessando seu disco de acreção de tempos em tempos.

O disco de acreção é a luz que vemos nas imagens de buracos negros (Imagem: Reprodução/EHT Collaboration)
O disco de acreção é a luz que vemos nas imagens de buracos negros (Imagem: Reprodução/EHT Collaboration)
Foto: Canaltech

O disco de acreção de um buraco negro é formado por plasma quente girando em altíssima velocidade ao seu redor, produzindo energia e emitindo radiação eletromagnética em vários tipos de comprimentos de onda. É esse disco que aparece em ilustrações e nas imagens reais de buracos negros.

Antes da explosão, o buraco negro principal tinha um disco de acreção fraco, enquanto o segundo buraco negro o orbitava sem chamar a atenção. A suspeita é que esse sistema aparentemente harmônico foi perturbado por um terceiro objeto em 2020, provavelmente uma estrela próxima.

Quando se aproximou o suficiente, a estrela foi dilacerada pelo buraco negro supermassivo, criando um fluxo repentino de material que iluminou o disco de acreção. Ao longo de quatro meses, o objeto supermassivo se alimentou desse material, enquanto o segundo buraco negro continuava sua orbita.

Ao longo dos quatro meses, o segundo buraco negro perfurou esse disco à medida que percurria sua órbita rotineira, resultando em uma ejeção maior do que o habitual. As simulações sugerem que este pode ser um novo tipo sistema, apelidado de "David-Golias".

Os pesquisadores afirmam que este é um fenômeno jamais observado antes, contradizendo os modelos tradicionais sobre esses sistemas, e sugere que há uma grande população de duplas semelhantes no universo.

Por fim, a massa do buraco negro secundário também chama a atenção: ela é estimada entre 100 e 10 mil massas solares, em contraste com 50 milhões do seu companheiro negro supermassivo. Isso significa que se trata de um buraco negro de massa intermediária, algo que os cientistas tentam encontrar há décadas.

A pesquisa foi publicada na revista Science Advances.

Fonte: EurekAlert, ScienceAdvances

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