Pular para o conteúdo principal

Buraco negro faz o material oscilar em seu redor


Imagem de artistica do XMM-Newton da ESA.
Crédito: ESA

O observatório de raios-X XMM-Newton da ESA provou a existência de um "vórtice gravitacional" em torno de um buraco negro. A descoberta, assistida pela missão NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, resolve um mistério que iludia os astrônomos há mais de 30 anos, e permitirá mapear o comportamento da matéria muito perto dos buracos negros. Também pode abrir a porta a futuras investigações da relatividade geral de Albert Einstein.

A matéria que cai sobre um buraco negro aquece à medida que mergulha para a sua ruína. Antes de passar para o buraco negro e de se perder para sempre da vista, pode atingir milhões de graus. A essa temperatura, emite raios-X para o espaço.

Na década de 1980, os pioneiros astrônomos que usavam os primeiros telescópios de raios-X descobriram que os raios-X provenientes de buracos negros de massa estelar, na nossa Galáxia, cintilam. As mudanças seguem um padrão definido. Quando essa oscilação começa, o escurecimento e reavivamento pode demorar até 10 segundos para completar. À medida que passam dias, semanas e meses, o período diminui até que a oscilação ocorre 10 vezes por segundo. Aí, a cintilação pára subitamente e completamente.

O fenômeno foi apelidado de Oscilação Quasi-Periódica (OQP). "Reconheceu-se imediatamente que era algo fascinante porque vinha de uma zona muito próxima de um buraco negro," afirma Adam Ingram, da Universidade de Amesterdão, na Holanda que, em 2009, começou a trabalhar na compreensão das OQPs para a sua tese de doutoramento.

Durante a década de 1990, os astrônomos começaram a suspeitar que as OQPs estavam associadas com um efeito gravitacional previsto pela relatividade geral de Einstein: que um objeto giratório cria uma espécie de vórtice gravitacional.

"É um pouco como torcer uma colher com mel. Imagine que o mel é o espaço e tudo o que está embebido no mel será 'arrastado' em redor da colher," explica Ingram. "Na realidade, isto significa que qualquer coisa em órbita de um objeto giratório verá o seu movimento afetado." No caso de uma órbita inclinada, irá sofrer "precessão". Isto significa que toda a órbita vai mudar de orientação em torno do objeto central. O tempo que demora para a órbita voltar à sua condição inicial é conhecido como ciclo de precessão.

Em 2004, a NASA lançou a Gravity Probe B para medir este chamado efeito de Lense-Thirring em redor da Terra. Após uma análise cuidadosa, os cientistas confirmaram que a sonda iria completar um ciclo de precessão a cada 33 milhões de anos.

No entanto, em torno de um buraco negro, o efeito será muito mais perceptível devido ao muito mais forte campo gravitacional. O ciclo de precessão levaria apenas uma questão de segundos ou menos para ficar concluído. Estes valores são tão parecidos com os das OQPs que os astrônomos começaram a suspeitar de uma ligação.

Ingram meteu mãos à obra focando-se no problema e observando o que acontecia no disco plano de matéria em redor de um buraco negro. Conhecido como disco de acreção, é o local onde o material espirala gradualmente na direção do buraco negro. Os cientistas já suspeitavam que, perto do buraco negro, o disco de acreção plano "incha" para um plasma quente, no qual aos eletrões são retirados os seus átomos. Denominado fluxo interno quente, diminui de tamanho ao longo de semanas e meses à medida que é "comido" pelo buraco negro. Em conjunto com colegas, Ingram publicou um artigo, em 2009, que sugeria que a OQP é impulsionada pela precessão de Lense-Thirring deste fluxo quente. Isto porque quanto menor o fluxo interior, mais perto se aproxima do buraco negro e, portanto, mais rápido o ciclo Lense-Thirring se torna. A questão era: como provar isto?

"Passamos muito tempo a tentar encontrar evidências conclusivas deste comportamento," comenta Ingram.

A resposta é que o fluxo interno liberta radiação altamente energética que atinge a matéria no disco de acreção em redor, fazendo com que os átomos de ferro no disco brilhem como um tubo de luz fluorescente. O ferro liberta raios-X num único comprimento de onda - a que se dá o nome "linha espectral".

Esta imagem artistica mostra o disco de acreção em redor de um buraco negro, no qual a região interior sofre precessão. "Precessão" significa que a órbita do material em redor do buraco negro muda de orientação.
Nesta três imagens, o disco interior brilha com radiação altamente energética que atinge a matéria no disco de acreção em redor, fazendo com que os átomos de ferro emitam raios-X, tal como indicado no brilho do disco de acreção à direita (imagem a), em frente (imagem b) e à esquerda (imagem c).
Crédito: ESA/ATG medialab


Dado que o disco de acreção se encontra em rotação, a linha do ferro vê o seu comprimento de onda ser distorcido pelo efeito Doppler. A linha de emissão do lado do disco que gira na direção da Terra é "esmagada" - desvia-se para o azul - e a linha de emissão do lado do disco que gira na direção contrária é "esticada" - desvia-se para o vermelho. Se o fluxo interno está realmente em precessão, vai, por vezes, brilhar no disco de material em aproximação e por vezes no material em recuo, fazendo com que a linha oscile para a frente e para trás ao longo de um ciclo de precessão.

Foi na observação desta oscilação que o XMM-Newton entrou em ação. Ingram e colegas de Amesterdão, de Cambridge Durham, Southampton e de Tóquio, solicitaram uma observação de longa-duração que lhes permitisse ver a OQP repetidamente. Escolheram o buraco negro H 1743-322, que exibia na altura uma OQP de quatro segundos. Observaram o objeto durante 260.000 segundos. Também o observaram durante 70.000 segundos com o Observatório de raios-X NuSTAR da NASA.

"A capacidade de alta-energia do NuSTAR foi muito importante," realça Ingram. "O NuSTAR confirmou a oscilação na linha do ferro e, adicionalmente, vimos uma característica no espectro chamada 'protuberância de reflexão' que acrescenta mais evidências para a precessão."

Após um processo rigoroso de análise, que consistiu na aglomeração de todos os dados observacionais, viram que a linha do ferro oscilava de acordo com as previsões da relatividade geral. "Estamos a medir diretamente o movimento de matéria num forte campo gravitacional perto de um buraco negro," comenta Ingram.

É a primeira vez que se mede o efeito Lense-Thirring num campo gravitacional forte. A técnica permitirá aos astrônomos mapearem a matéria nas regiões interiores dos discos de acreção em torno de buracos negros. Também sugere uma nova e poderosa ferramenta com que testar a relatividade geral.

A teoria de Einstein tem permanecido praticamente não testada em campos gravitacionais tão fortes como este. Por isso, se os astrônomos puderem compreender a física da matéria que flui para o buraco negro, poderão então testar as previsões da relatividade geral como nunca antes - mas só se o movimento da matéria no disco de acreção puder ser completamente compreendido.

"Se conseguirmos esmiuçar a astrofísica, podemos testar verdadeiramente a relatividade geral," salienta Ingram. Um desvio das previsões da relatividade geral será bem-recebido por uma grande quantidade de astrônomos e físicos. Será um sinal concreto de que existe uma teoria mais profunda da gravidade.

Os maiores telescópios de raios-X, no futuro, poderão ajudar na pesquisa porque são mais poderosos e podem recolher raios-X de forma mais eficiente. Isto permitirá com que os astrônomos investiguem o fenômeno da OQP em mais detalhe. Mas, por agora, os astrônomos podem contentar-se em ter visto o papel da gravidade de Einstein em redor de um buraco negro.

"Este é um grande avanço, pois o estudo combina informação acerca dos tempos e da energia dos fotões de raios-X para encerrar o debate de 30 anos em torno da origem das OQPs. A capacidade de recolha de fotões do XMM-Newton foi fundamental para este trabalho," conclui Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA.

FONTE: http://www.ccvalg.pt/

Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Conheça histórias de pessoas que foram abduzidas por Extraterrestres

As pessoas do mundo se dividem em dois grandes grupos e um terceiro bem pequeno.

Os dois grandes grupos são: aqueles que acham que ETs existem e aqueles que acham que ETs não existem.

Correndo por fora, existe uma minoria silenciosa que se mantém quietinha, aparentemente, porque, se essas pessoas disserem as coisas que elas sabem, ninguém acreditaria nelas.

Elas fazem parte do pequeno grupo que jura de pé junto ter feito contato com seres extraterrestres.

O fotógrafo nova-iorquino Steven Hirsch, de 63 anos, é um cara que, se não acredita nessas pessoas, pelo menos acredita no direito que elas têm de contar suas histórias do jeito que quiserem.

Por isso, ele criou um blog em que entrevista e fotografa gente que diz ter sido abduzida por alienígenas. O endereço é littlestickylegs.blogspot.co.uk.

- Eu não quero que os meus leitores tenham nenhum tipo de ideia pré-concebida sobre essas pessoas até qie eles vejam suas imagens e leiam suas palavras. Minhas entrevistas mal conseguem ir além…

Mémorias da Ufologia: Caso SANTA ISABEL

FOTOS DO LAUDO

Na localidade de Santa Izabel(SP) em junho de 1999, a Sra. Alzira Maria de Jesus foi encontrada morta na sua cama, e por volta das 8 hs da manhã sua nora percebe o fato e sai imediatamente para ir ao orelhão e ligar para o seu marido e espera à ajuda e , ao chegar de volta em casa quase 40 min.depois a nora vê o corpo da sra. com o rosto totalmente desfigurado e praticamente sem carne; foi feito o boletim de ocorrência na delegacia da cidade sob n°145/99 em 24 de Junho. Posteriormente confirmou-se que à causa da morte foi a parada respiratória, mas o que aconteceu realmente como rosto desta sra. num espaço menor de uma hora?O laudo é cita sobre as configurações do mesmo, inclusive nas cavidades oculares, mas o que teria causado à perda do rosto ficou indeterminada. Mais estranho ainda é que na noite anterior aos fatos foram vistas bolas de luz voando nessa região rural e no início da madrugada os animais,como cachorros,gansos,e outros começaram à fazer um intenso barulh…

O caso Roswell nordestino: Queda de UFO na Bahia, em Janeiro de 1995

Por Ufo Bahia: Nessa data, as 09:00 horas, uma in­formante do G-PAZ, "M" da TV BAHIA me ligou contando uma mirabolante his­tória de queda de um UFO em Feira deSantana(BA) a 112 Km de Salvador. Umfazendeiro de apelido Beto, tinha ligadopara TV SUBAÉ daquela cidade oferecen­do – em troca de dinheiro – um furo dereportagem; um disco voador tinha caído na sua fazenda e ele tinha provas e ima­gens do fato!
Apenas depois do meio dia, conse­gui – por fim – falar com Beto, que apóssua proposta de negócio, ante minha (apa­rente) frieza, me contou com bastante de­talhes o acontecido. Soube que tambémtentara vender suas provas a TV BAHIA,onde procurou o repórter José Raimundo:
"Ontem pela madrugada caiu algu­ma coisa na minha fazenda, dentro de umalagoa. Era do tamanho de um fusca; aqui­lo ficou boiando parcialmente submerso,perto da beirada. Tentei puxar como pude,trazendo para perto de mim, com uma vara.Aquilo parecia um parto... (quando seabriu uma porta) começou primeiro a sa…