Buracos negros "sonolentos" geraram raios gama e neutrinos misteriosos

 Os buracos negros são invisíveis, mas, ao se alimentarem, a matéria se transforma em plasma na forma de um disco de acreção e jatos relativísticos (Imagem: Reprodução/NASA's Goddard Space Flight Center)

O misterioso “excesso” de emissões de raios gama no universo ainda é assunto amplamente analisado pelos astrônomos. Embora algumas detecções de radiação sem nenhuma fonte associada tenham sido explicadas em estudos recentes, novos artigos fornecem outras hipóteses possíveis. A mais recente cogita a atividade de buracos negros semiadormecidos. 

Raios gama são o tipo mais energético de ondas de todo o espectro eletromagnético, e são produzidos por objetos cósmicos violentos, tais como centros galácticos ativos — um núcleo de galáxia onde um buraco negro supermassivo se alimenta. Durante a “refeição” dos buracos negros, forma-se um disco de acreção ao redor deles, e às vezes também surgem jatos de plasma ejetados quase à velocidade da luz. 

Esses mecanismos são extremamente violentos e criam coisas como quasares, centros galácticos ativos que podem ser observados a bilhões de anos-luz de distância. Os raios gama são um dos tipos de radiação liberados durante o processo, mas há uma certa quantidade de raios gama que os astrônomos não conseguem explicar mesmo contabilizando todos os buracos negros ativos do universo observável. 

Além dos raios gama em excesso, há uma quantidade significativa de neutrinos — conhecidas como partículas fantasmas — que também não estão associados a nada conhecido no universo. Então, de onde vêm essas partículas energéticas? De acordo com o novo estudo liderado por Shigeo S. Kimura, a origem delas são buracos negros “sonolentos”, ou seja, nem ativos, nem totalmente adormecidos. 

Para o estudo, publicado na revista Nature Communications, a equipe pesquisou um excesso de raios gama na faixa de energia mais baixa, na ordem de megaeletronvolts, também conhecidos como “raios gama suaves”. Os cálculos da pesquisa indica que essas partículas poderiam ser produzidas por buracos negros supermassivos que estão acumulando matéria em um disco de acreção em um nível tão baixo que os telescópios disponíveis atualmente não podem detectar. 

Em buracos negros como estes, o plasma quente ao redor pode chegar a bilhões de graus Celsius, quente o suficiente para liberar fótons no comprimento de raios gama, na faixa dos megeletronvolt. Além disso, dentro desse plasma, os prótons seriam acelerados a altas velocidades até interagirem com a radiação e a matéria, o que resultaria na produção dos neutrinos em excesso. 

Essa ainda é uma hipótese, mas há quantidade o suficiente de buracos negros “adormecidos” no universo observável para produzir a quantidade que corresponda ao excesso de raios gama e de neutrinos. O buraco negro no centro da Via Láctea é um deles, já que os astrônomos não detectam nenhuma atividade ao redor dele. É possível que os próximos instrumentos científicos consigam descobrir que alguns deles estão, na verdade, apenas “sonolentos”, alimentando-se de pouquíssima matéria e liberando raios gama suaves.

Fonte: Canaltech