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Um buraco negro sob uma lente gravitacional


Impressão de artista de uma lente gravitacional.
Crédito: ESA/ATG medialab

Os observatórios espaciais Integral, Fermi e Swift usaram o poder de ampliação de uma lente cósmica para explorar as regiões internas de um buraco negro supermassivo.

Os raios-gama são a radiação altamente energética emitida por alguns dos objetos mais extremos do Universo. Por exemplo, jatos de raios-gama que se deslocam quase à velocidade da luz são originários de áreas em redor dos buracos negros. Pensa-se que estes jatos são emitidos por material superaquecido que gira descontroladamente à medida que é devorado pelo buraco negro.

Os nossos telescópios nunca serão poderosos o suficiente para revelar estas regiões internas e os cientistas lutam para examinar exatamente o modo como estes jatos são expelidos para o Universo.

"Tendo em conta que não podemos ver claramente o que está a acontecer, nós não compreendemos totalmente este comportamento," afirma Andrii Neronov da Universidade de Genebra, Suíça, autor principal do artigo publicado ontem na edição online da revista Nature Physics.

"No entanto, o nosso método permitiu-nos 'resolver' esta região e obter uma ideia da zona do espaço diretamente em redor de um buraco negro supermassivo conhecido como PKS 1830-211."

Este buraco negro está localizado a muitos milhares de milhões de anos-luz de distância. Nem o satélite Integral da ESA nem o telescópio de raios-gama Fermi da NASA conseguem observar a região sem ajuda, mas uma feliz coincidência forneceu uma "mãozinha": uma micro lente gravitacional.

"Vistos da Terra, os buracos negros são pequenos. É porque estão muito, muito longe," afirma o Dr. Neronov. "Tentar observar PKS 1830-211 é como tentar observar uma formiga na Lua."

"Nenhum dos nossos telescópios consegue observar algo tão pequeno, por isso usamos um truque para resolver a formiga: uma enorme lente gravitacional."

Objetos cósmicos gigantescos, desde estrelas individuais a enxames de galáxias, dobram e focam a luz que flui em seu redor graças à gravidade, agindo como lupas gigantes.

O Dr. Neronov e colegas usaram uma galáxia situada entre o alvo e a Terra para fazer "zoom" do buraco negro e assim medir o tamanho da região que emite os jatos - a primeira vez que este método foi usado com raios-gama.

Os cientistas escolheram estruturas na mesma escala angular que a tal "formiga da Lua". A zona observada do céu cobre uma região com cerca de 100 vezes a distância Terra-Lua. Em termos astronômicos, é notavelmente pequena.

"As nossas observações demonstram que os raios-gama vêm das imediações do próprio buraco negro," comenta o Dr. Neronov. "Isto dá-nos uma ideia do que é e não é importante na produção dos jatos."

"É incrível sermos capazes de ver coisas tão pequenas a distâncias enormes. Estou muito animado por ter um 'buraco negro-escópio' para investigar as regiões internas dos jatos."

A observação da fonte de raios-gama com o Integral da ESA e o Fermi e Swift da NASA permitiu com que os astrônomos construíssem uma imagem mais completa da radiação que flui para fora.

Os raios-gama mais energéticos, detetados pelo Fermi, parecem ser provenientes da pequena base do jato - a região com o tamanho de "uma formiga na Lua" - enquanto os menos energéticos, detetados pelo Integral, foram emitidos pela muito maior região circundante.

A equipa também estudou raios-X usando o Integral e o Swift. Descobriram que estes raios-X surgem de uma região em redor do buraco negro que se estende até mais ou menos 400 mil milhões de quilômetros.

"Este buraco negro é um dos mais poderosos objetos conhecidos do seu gênero. A caracterização da sua emissão dar-nos-á muito mais informações acerca da formação destes jatos," afirma Erik Kuulkers, cientista do projeto Integral da ESA.

"Felizmente, o buraco negro está situado na direção do centro da nossa Galáxia, por isso o Integral observa-o com frequência."

"Estas observações fornecem informações exclusivas sobre os processos de alta energia que ocorrem em torno de buracos negros supermassivos, pelo que nos permite 'espreitar' o interior de estruturas minúsculas que estão a enormes distâncias de nós."


Simulação de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia distante, ampliado pelo efeito gravitacional de estrelas localizadas numa galáxia no plano da frente.
Crédito: A. Neronov, ISDC, Universidade de Genebra, Suíça

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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