Como Procurar Buracos Negros no Céu

Artigo do astrônomo Ronaldo Rogério de Freitas Mourão, em que conta como pode-se registrar a interação do buraco negro com a matéria interestrelar que o envolve.

Representação artistica de um buraco negro

O principal problema nas pesquisas sobre buracos negros é saber se eles realmente existem, pois para muitos autores eles ainda são apenas frutos de elucubrações teóricas. Como retêm a própria luz que emitem, é praticamente impossível observá-los por meios normais. Os físicos teóricos, no entanto, propuseram duas vias para contornar o problema. Primeiro, pode-se tentar registrar a interação do buraco negro com a matéria interestelar que o envolve: intensamente comprimidos pela queda em um buraco negro, os gases interestelares se aqueceriam e emitiriam radiações detectáveis. 

Um problema é que a densidade de matéria interestelar e baixa e não produz radiação muito intensa. O segundo método é a utilização das denominadas “lentes gravitacionais” propiciadas pela massa muito elevada dos buracos negros: esta deformaria o espaço a seu redor e assim desviaria a trajetória de raios luminosos vindos de objetos afastados. Para um observador terrestre, a imagem de uma galáxia afastada, por exemplo, apareceria muito brilhante e mesmo deformada. O efeito de focalização dessa “lente gravitacional” será tanto mais importante quanto mais afastada estiver a galáxia do buraco negro.

A grande dificuldade desse processo: é muito raro ocorrer um alinhamento entre uma galáxia, um buraco negro e a Terra. As possibilidades de registro serão muito maiores no caso de um buraco negro que faça parte de um sistema duplo, por exemplo se ele orbitar uma estrela. Como membro do sistema binário, o buraco negro deverá perturbar o movimento de seu companheiro e isso permitiria deduzir a massa do astro invisível. No caso de um par muito cerrado – muito próximo -, o forte campo gravitacional do buraco negro poderá arrancar matérias das camadas externas da estrela, e arrastar essa matéria para si numa fina espiral pelo espaço. Mas ela não chega lá: satelitizados em volta do buraco negro, os gases provenientes da estrela formam um anel que se denomina disco de acreção. 

Aí se aquecem muito rapidamente, pois sofrem compressão intensa devido ao campo gravitacional. Além disso, as camadas internas do disco, mais próximas do buraco negro, giram mais depressa que as externas, e a fricção resultante contribui ainda mais para elevar a temperatura, que chega ao patamar de milhões de grau. Outro aspecto do fenômeno é que enorme quantidade de gases – mais de 40% - destaca-se do disco e cai em espiral rumo ao buraco negro, dando origem a emissões de raios X captáveis da Terra. 

Foi o que fez o satélite norte-americano Uhuru, a partir de seu lançamento em dezembro de 1970. Seus detectores registraram cerca de 160 fontes de raios X, a maior parte em nossa Galáxia e algumas nas Nuvens de Magalhães. O primeiro buraco negro descoberto foi o Cygnus X-1. Tal designação significa que esta foi a primeira fonte de raios X descoberta na constelação de Cygnus, ou Cisne. Em 1971, a emissão dessa fonte na faixa das ondas de rádio permitiu identificá-lo como associada à supergigante MDE 226868.

Tal estrela constitui uma binária espectroscópica, ou seja, uma estrela dupla só separável através da análise de seu espectrograma. Variações na velocidade radial dessa estrela, além disso, levaram à conclusão de que a massa de Cygnus X-1 correspondia a algo entre 6 e 10 massas solares. Um objeto com tal massa só pode ser um buraco negro. Já o segundo buraco negro foi descoberto pelo estudo das fontes de raios X na Pequena Nuvem de Magalhães. 

Esta nuvem é na realidade uma galáxia de tipo irregular, satélite da Via Láctea à distância de 150 000 anos-luz e situa-se na constelação de Tucano. É facilmente visível próximo ao pólo celeste sul. Uma de suas fontes de raios X recebeu o nome de LCM-X3, cuja massa foi estimada, a partir de sua velocidade, em seis ou mais massas solares.

Créditos: Ronaldo Rogério de Freitas Mourão 
Astrônomo e membro da União Astronômica Internacional