29/07/2021 - 0:07
Ao observar os raios X lançados no universo pelo buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia a 800 milhões de anos-luz de distância, o astrofísico Dan Wilkins, da Universidade Stanford (EUA), percebeu um padrão intrigante. Ele notou uma série de clarões intensos de raios X, algo empolgante, mas não inédito. Em seguida, os telescópios registraram algo inesperado: flashes adicionais de raios X que eram menores e de “cores” diferentes dos clarões.
De acordo com a teoria, esses ecos luminosos são consistentes com os raios X refletidos por trás do buraco negro. No entanto, mesmo uma compreensão básica dos buracos negros nos diz que esse é um lugar estranho de onde a luz pode se originar. A descoberta, que envolveu também cientistas da Saint Mary’s University (Canadá), do Instituto Holandês de Pesquisas Espaciais (SRON), da Universidade de Amsterdã (Holanda) e da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State, nos EUA), foi divulgada em artigo na revista Nature.
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“Qualquer luz que entra naquele buraco negro não sai. Então, não devemos ser capazes de ver nada que esteja por trás do buraco negro”, disse Wilkins, cientista pesquisador do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia em Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory.
Deformação do espaço
É outra característica estranha do buraco negro, no entanto, que torna essa observação possível. “A razão pela qual podemos ver isso é porque aquele buraco negro está deformando o espaço, dobrando a luz e torcendo os campos magnéticos em torno de si mesmo”, explicou Wilkins.
A estranha descoberta é a primeira observação direta da luz por trás de um buraco negro. Esse cenário havia sido previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, mas nunca fora confirmado até agora.
“Cinquenta anos atrás, quando os astrofísicos começaram a especular sobre como o campo magnético poderia se comportar perto de um buraco negro, eles não tinham ideia de que um dia poderíamos ter as técnicas para observar isso diretamente e ver a teoria geral da relatividade de Einstein em ação”, disse Roger Blandford, coautor do artigo que é professor na Escola de Humanidades e Ciências da Universidade Stanford e professor de física de partículas no SLAC.
Como ver um buraco negro
A motivação original por trás dessa pesquisa era aprender mais sobre uma característica misteriosa de certos buracos negros , chamada de corona. O material que cai em um buraco negro supermassivo alimenta as fontes de luz contínuas mais brilhantes do universo. Ao fazê-lo, ele forma uma coroa ao redor do buraco negro. Essa luz – que é a luz de raios X – pode ser analisada para mapear e caracterizar um buraco negro.
A principal teoria do que é uma corona começa com o gás deslizando para o buraco negro, onde é superaquecido a milhões de graus. Nessa temperatura, os elétrons se separam dos átomos, criando um plasma magnetizado. Capturado na poderosa rotação do buraco negro, o campo magnético se arqueia tão alto acima dele, e gira tanto sobre si mesmo, que acaba por se romper completamente. A situação é tão comparável ao que acontece ao redor de nosso Sol que se tomou emprestado o nome “corona” para designá-la.
“Esse campo magnético, sendo amarrado e então disparado perto do buraco negro, aquece tudo ao seu redor e produz esses elétrons de alta energia que passam a produzir os raios X”, disse Wilkins.
Quando deu uma olhada mais atenta para investigar a origem dos clarões, Wilkins viu uma série de flashes menores. Estes, os pesquisadores determinaram, são os mesmos raios X, mas refletidos da parte de trás do disco – um primeiro vislumbre do outro lado de um buraco negro.
“Há alguns anos venho construindo previsões teóricas de como esses ecos aparecem para nós”, disse Wilkins. “Eu já os tinha visto na teoria que estava desenvolvendo. Então, assim que os vi nas observações do telescópio, pude descobrir a conexão.”
Observações futuras
A missão de caracterizar e compreender as coronas continua e exigirá mais observação. Parte desse futuro será o observatório de raios X Athena (Telescópio Avançado para Astrofísica de Alta Energia), da Agência Espacial Europeia (ESA). Como membro do laboratório de Steve Allen, professor de física em Stanford e de física de partículas e astrofísica no SLAC, Wilkins está ajudando a desenvolver parte do detector Wide Field Imager para o Athena.
“Ele tem um espelho muito maior do que já tivemos em um telescópio de raios X e vai nos permitir obter imagens de maior resolução em tempos de observação muito mais curtos”, disse Wilkins. “Portanto, a imagem que estamos começando a obter dos dados no momento ficará muito mais clara com esses novos observatórios.”
