NUSTAR vê luz desfocada em redor de buraco negro

As regiões em redor dos buracos negros supermassivos brilham muito em raios-X. Alguma desta radiação vem de um disco circundante, e a maioria da coroa, vista aqui nesta impressão de artista como a luz branca na base de um jacto. Esta é uma das formas possíveis e previstas para as coroas. Crédito: NASA/JPL-Caltech

O telescópio NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA capturou um evento extremo e raro nas regiões imediatas em torno de um buraco negro supermassivo. Uma fonte compacta de raios-X, que fica perto do buraco negro, chamada coroa, mudou-se para mais perto do buraco negro ao longo de um período de poucos dias. "A coroa recentemente colapsou na direcção do buraco negro, o que fez com que a intensa gravidade do buraco negro puxasse toda a luz para o seu disco envolvente, onde o material espirala para dentro," afirma Michael Parker do Instituto de Astronomia de Cambridge, Reino Unido, autor principal de um novo estudo sobre os resultados, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

À medida que a coroa se deslocava para mais perto do buraco negro, a gravidade deste objecto exercia uma maior força sobre os raios-X emitidos. O resultado foi uma desfocagem e um alongamento extremo dos raios-X. Já foram observados eventos deste género, mas nunca com este grau e com tanto detalhe. Pensa-se que os buracos negros supermassivos residem nos centros de todas as galáxias. Alguns são mais massivos e giram mais depressa que outros. O buraco negro neste estudo, referido como Markarian 335, ou Mrk 335, está a cerca de 324 milhões de anos-luz da Terra na direcção da constelação de Pégaso.

É um dos sistemas mais extremos com massa e rotação já medidas. O buraco negro "aperta" aproximadamente 10 milhões de vezes a massa do nosso Sol numa região com apenas 30 vezes o diâmetro do Sol, e gira tão rapidamente que o espaço e o tempo arrastam-se em seu redor. Sabendo que uma certa quantidade de luz cai para um buraco negro supermassivo e nunca mais é vista, outras formas de luz emanam da coroa e do disco de material superaquecido em acreção em redor. Embora os astrónomos não tenham a certeza da forma e temperatura das coroas, sabem que contêm partículas que se movem a velocidades próximas à da luz.

Este gráfico de dados capturados pelo NuSTAR da NASA mostra os raios-X emitidos por regiões perto de um buraco negro supermassivo conhecido como Markarian 335.  Crédito: NASA/JPL-Caltech/Instituto de Astronomia, Cambridge

O satélite Swift da NASA examina Mrk 335 há anos, e recentemente notou uma mudança dramática no seu brilho em raios-X. No que é chamado de observação alvo de oportunidade, o NuSTAR foi redireccionado para observar os raios-X altamente energéticos desta fonte na faixa dos 3-79 keV (quilo electrões-volt). Esta faixa de energia em particular oferece aos astrónomos uma visão detalhada sobre o que está a acontecer perto do horizonte de eventos, a região em torno de um buraco negro a partir da qual a luz já não consegue escapar ao alcance da gravidade. Observações posteriores indicam que a coroa ainda está nesta configuração íntima, meses após ter-se movido. Os investigadores não sabem se a coroa vai voltar à sua posição original. Além disso, as observações do NuSTAR revelam que o domínio da gravidade do buraco negro puxou a luz da coroa para a parte interna do seu disco superaquecido, iluminando-o melhor. Quase como se alguém tivesse apontado uma lanterna aos astrónomos, a mudança na posição da coroa iluminou precisamente a região que queriam estudar.

Os novos dados podem, em última análise, ajudar a saber mais sobre a natureza misteriosa das coroas dos buracos negros. Em adição, as observações têm proporcionado melhores medições sobre a furiosa velocidade de rotação relativista de Mrk 335. As velocidades relativistas são aquelas que se aproximam da velocidade da luz, como descrito pela teoria da relatividade de Albert Einstein.

"Nós ainda não entendemos exactamente como a coroa é produzida ou porque muda de forma, mas vemo-la a iluminar material em redor do buraco negro, permitindo o estudo das regiões onde os efeitos descritos pela teoria geral da relatividade de Einstein se tornam proeminentes," afirma Fiona Harrison, investigadora principal do NuSTAR, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena, EUA. "A capacidade sem precedentes do NuSTAR, para observar este e outros eventos similares, permite-nos estudar os efeitos de flexão de luz mais extremos da relatividade geral."

Fonte: Astronomia Online - Portugal