Astrônomos desenvolvem novo método para medir a temperatura de buracos negros

Uma equipe internacional de investigadores liderada por investigadores do Instituto de Astrofísica de Canárias (IAC) encontrou um novo método para medir as massas dos buracos negros com base na temperatura do gás que os rodeia quando estão ativos. Os resultados do trabalho foram recentemente publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). 

Ilustração artística de um buraco negro frio e pesado no centro de uma galáxia, com 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol, aquecendo seus arredores a milhares de graus, em comparação com um buraco negro estelar menor e superaquecido, com 10 vezes a massa do nosso Sol, mas capaz de aquecer seus arredores a milhões de graus. Crédito: Gabriel Pérez Díaz (IAC)

A confirmação da existência de buracos negros é um dos resultados mais básicos da astrofísica. Há uma ampla gama de massas de buracos negros, desde buracos negros de massa estelar, que são o resultado da fase final catastrófica de estrelas muito massivas e têm massas comparáveis às estrelas, até os buracos negros supermassivos nos centros da maioria das galáxias.

A massa de um buraco negro é, por enquanto, o único parâmetro que os cientistas são capazes de medir. Um artigo recente liderado pela pesquisadora do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Almudena Prieto, mostrou um método original para medir os mases de buracos negros, desde os de massa estelar até a variedade supermassiva, baseado em uma simples medição do espectro de emissão do gás ionizado que é produzido nos arredores de um buraco negro quando ele está ativo, ou seja, quando é "pequena" a matéria que cai em seu campo gravitacional.

Este novo método é baseado em uma teoria apresentada pela primeira vez em 1973, aplicada a estrelas binárias que emitem raios-X, cada uma das quais contém um objeto compacto, geralmente um buraco negro, e uma estrela companheira.

"Esse método abre uma nova possibilidade para medir massas de buracos negros, para buracos negros de massa estelar e também para buracos negros de massa intermediária e supermassivos", explica o pesquisador. "Ao mesmo tempo, graças à sua base teórica, o novo método oferece a possibilidade de determinar o spin de um buraco negro, bem como sua massa."

Quanto menor o calor, maior o frio

A pesquisa também deu alguns resultados que surpreenderam os pesquisadores. "Um resultado curioso desse trabalho, talvez contraintuitivo, é que quanto mais massivo o buraco negro, mais inativo ele se torna e mais frio é o meio que o cerca", explica Alberto Rodríguez Ardilla, pesquisador do Laboratório Nacional de Astrofísica do Brasil e coautor do artigo.

 "O oposto ocorre quando eles têm menos massa, caso em que são capazes de aquecer o material ao seu redor a milhões de graus, embora apenas quando estão ativos", acrescenta Rodríguez Ardilla

Rodríguez Ardilla foi pesquisador convidado do IAC sobre o Programa Severo Ochoa em 2014, e realizou grande parte da pesquisa que é publicada neste artigo recente durante uma segunda estadia de um ano, financiada pelo Governo do Brasil em 2018. 

Este estudo faz parte do projeto PARSEC que estuda, em múltiplos comprimentos de onda, os núcleos de galáxias locais e os processos de acreção em seus buracos negros centrais. Os dados para o projeto foram obtidos com o Telescópio Gemini Sul e no observatório SOAR, no Chile, graças à participação do Brasil nesses observatórios.

Fonte: iac.es