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 microlente 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."

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

"Nenhum dos nossos telescópios consegue observar algo tão pequeno, por isso usámos 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 astronómicos, 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 astrónomos contruíssem 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 quilómetros. Este buraco negro é um dos mais poderosos objetos conhecidos do seu género.

 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."

Fonte: Astronomia Online - Portugal