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Descoberta sobre buracos negros confirma teoria de Einstein

Cientistas viram pela primeira vez a "região de mergulho", prevista por Albert Einstein, em um buraco negro

21 mai 2024 - 05h00
(atualizado às 19h18)
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Um novo estudo confirma, pela primeira vez, a existência de uma região nos buracos negros onde uma órbita não pode permanecer estável, confirmando mais uma das previsões de Albert Einstein e suas teorias. Conhecida como "região de mergulho", esta fronteira representa o lugar onde a queda no buraco negro se torna inevitável.

Foto: NASA's Goddard Space Flight Cente / Canaltech

Buracos negros, ou melhor, o conjunto de componentes que costumamos atribuir a eles (disco de acreção, horizonte de eventos, anel de fótons, entre outros) são regiões do espaço-tempo onde as condições se tornam extremas.

Nesses lugares, a matéria atraída pela gravidade do buraco negro tende a ser transformada em plasma, ou seja, seus átomos são divididos em elétrons arrancados de seus núcleos. Isso ocorre devido às altas velocidades e temperaturas que atingem ao orbitar o buraco negro.

Então, o plasma se transforma em um disco que gira ao redor do buraco negro, podendo emitir radiação em todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético, mas principalmente raios X. As partículas, no entanto, podem migrar cada vez mais para a parte mais interna do disco.

Os astrofísicos sabem que, a partir de um determinado ponto ao redor do buraco negro, nada mais pode escapar, nem mesmo a luz. Essa região é conhecida como horizonte de eventos e, por não permitir o escape da luz, é a responsável pela "invisibilidade" dos buracos negros. Afinal, só enxergamos objetos quando a luz refletida por eles atinge nossos olhos.

Contudo, a matéria pode escapar do buraco negro por meio de muitos processos, ou seja, não necessariamente cairá no horizonte de eventos. Ela também pode permanecer em uma órbita relativamente estável, assim como a da Terra ao redor do Sol.

Por outro lado, a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein também prevê uma "região de mergulho" ao redor dos buracos negros onde a órbita não pode mais ser estável. Essa região fica dentro da órbita circular estável mais interna (ISCO) e exerce atração gravitacional suficiente para que a queda do material no buraco negro seja inevitável.

Diferente do horizonte de eventos, a região de mergulho permite que os fótons de luz emitidos pelo material escape. Por isso, os cientistas estão há décadas procurando por emissões de raios X (que também são fótons de luz) vindas dessa região para comprovar sua existência.

Os autores da pesquisa usaram dados da explosão do buraco negro  MAXI J1820+070 em 2018 (Imagem: Reprodução/NASA/CXC/Universidade de Paris/M. Espinasse/PanSTARRS)
Os autores da pesquisa usaram dados da explosão do buraco negro MAXI J1820+070 em 2018 (Imagem: Reprodução/NASA/CXC/Universidade de Paris/M. Espinasse/PanSTARRS)
Foto: Canaltech

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Oxford publicou um artigo científico que descreve a primeira detecção de raios X provenientes da região de mergulho, comprovando mais uma das previsões de Einstein. Para isso, eles usaram dados dos telescópios NuSTAR e NICER da NASA.

O buraco negro analisado foi o MAXI J1820+070, localizado a cerca de 10 mil anos-luz da Terra — bem perto, levando em conta as distâncias cósmicas. Ele possui uma estrela companheira, de quem "rouba" matéria, ou seja, é um buraco negro ativo que se alimenta e apresenta um disco de acreção, o que o torna ideal para vários estudos.

Segundo o Dr. Andrew Mummery, da Universidade de Oxford, autor principal do estudo, "a teoria de Einstein previu que este mergulho final existiria, mas esta é a primeira vez que conseguimos demonstrar que isso acontece. Pense nisso como um rio se transformando em cachoeira - até agora, estivemos olhando para o rio. Esta é a nossa primeira visão da cachoeira".

A descoberta, publicada na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, representa para a equipe "um novo e excitante desenvolvimento no estudo dos buracos negros, permitindo-nos investigar esta área final em torno deles".

Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Universidade de Oxford

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