Cygnus X-1: O buraco negro que começou tudo

Em 1974, Stephen Hawking e Kip Thorne apostaram se Cygnus X-1 era realmente um buraco negro. A aposta foi acertada em 1990, mas o primeiro buraco negro do mundo ainda é um mistério.

Um conceito artístico do sistema binário Cygnus X-1. Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia

Os buracos negros são um grupo complicado. Embora a teoria da relatividade de Einstein preveja que eles são comuns, rastrear o primeiro foi um grande desafio. Ao contrário das estrelas, os buracos negros em si não emitem luz, então a única coisa que podemos medir sobre eles é seu tamanho e rotação.

Hoje, sabemos que existem buracos negros - temos até a foto de um ! Mas os cientistas não têm evidências definitivas de buracos negros há muito tempo. O primeiro, Cygnus X-1, foi descoberto em 1964. Mas ainda levou quase 30 anos para os dois principais físicos de buracos negros, Stephen Hawking e Kip Thorne, concordarem que Cygnus X-1 era realmente um buraco negro.

A famosa aposta do buraco negro

Havia poucas dúvidas na mente de Hawking de que buracos negros existiam. Afinal, eles foram um dos focos de sua carreira. Mas se os cientistas conseguiriam realmente encontrar um era outra questão.

Essa falta de descoberta, compreensivelmente, deixou Hawking um pouco nervoso - razão pela qual ele limitou seus esforços de pesquisa com a aposta.

“Era uma forma de apólice de seguro para mim. Tenho trabalhado muito com buracos negros e tudo seria desperdiçado se descobrisse que eles não existem ”, disse Hawking em seu livro A Brief History of Time . “Mas, nesse caso, eu teria o consolo de ganhar minha aposta ...” Ele continua dizendo que quando a aposta foi feita pela primeira vez em 1975, ele e Thorne tinham 80 por cento de certeza de que Cygnus X-1 era um buraco negro. Em 1988, Hawking relatou que ambos tinham 95% de certeza. Ainda assim, eles concordaram, a aposta só poderia ser paga quando ambos estivessem 100 por cento seguros. 

Em 1990, outras observações foram feitas do sistema, construindo evidências suficientes de que ele continha um buraco negro que Hawking foi forçado a conceder a aposta. E, de acordo com Thorne, Hawking esperou o momento oportuno para admitir a derrota. 

“Eu estava em Moscou ... quando Stephen e sua comitiva, com a ajuda de meus alunos, invadiram meu escritório do Caltech e ele imprimiu sua concessão”, disse Thorne à Astronomy por e-mail. “Quando voltei [algumas] semanas depois, vi e comemorei - assim como ele. Foi maravilhoso que as observações tivessem se tornado tão firmes que estávamos ambos totalmente convencidos de que Cygnus X-1 é um buraco negro e uma estrela massiva orbitando uma a outra. ” 

O sistema Cygnus X-1 fica a 7.200 anos-luz de distância, na constelação de Cygnus.

Um olhar mais atento sobre Cygnus X-1

Cygnus X-1 foi descoberto pela primeira vez quando um par de contadores Geiger foi lançado na atmosfera a bordo de um foguete suborbital. Os contadores Geiger captaram um sinal que os cientistas foram capazes de rastrear até um sistema contendo uma estrela supergigante azul orbitando outro objeto massivo a cerca de 7.200 anos-luz de distância. O segundo objeto, eles determinaram, também irradiava fortemente raios-X, o que faria sentido se fosse um buraco negro. 

Desde sua descoberta em 1964, Cygnus X-1 tem sido o foco de vários estudos. Mas, como se constatou, o primeiro buraco negro do mundo ainda não surpreendeu os físicos.

Um estudo recente, publicado em 18 de fevereiro na Science, revelou que o buraco negro tem na verdade 21 massas solares. Isso torna o objeto o maior buraco negro de massa estelar já descoberto sem o uso de ondas gravitacionais. E, de acordo com os pesquisadores, esta nova medição desafia a compreensão dos astrônomos sobre como os buracos negros se formam. 

“As estrelas perdem massa para o ambiente circundante por meio de ventos estelares que sopram de sua superfície”, disse o co-autor Ilya Mandel, da Monash University, em um comunicado à imprensa . “Mas para fazer um buraco negro tão pesado, precisamos diminuir a quantidade de massa que estrelas brilhantes perdem durante suas vidas.” 

E a massa excepcional do Cygnus X-1 não é seu único aspecto de quebra de recorde. Como o co-autor Xueshan Zhan explica, “Cygnus X-1 está girando incrivelmente rápido - muito perto da velocidade da luz e mais rápido do que qualquer outro buraco negro encontrado até hoje”. Esse spin alto também se desvia da norma compreendida da evolução do buraco negro. 

Provas conclusivas de buracos negros podem ser relativamente recentes, mas está se tornando cada vez mais claro que eles estão espalhados por todo o cosmos. Portanto, mesmo que os astrônomos finalmente desvendem todos os mistérios do Cygnus X-1 - o primeiro de seu tipo - seus incontáveis ​​parentes certamente ainda guardarão muitas surpresas.

Fonte: Astronomy.com