Buracos negros, aquelas singularidades sedutoras que se situam no precipício do conhecido e do desconhecido, continuam nos surpreendendo com seu comportamento. Como organizações como o Event Horizon Telescope deixaram claro, há muito que não sabemos sobre os buracos e, pior do que isso, nem sabemos o quanto não sabemos.
Agora, os cientistas observaram um novo fenômeno que se acrescenta à mística do buraco negro: um buraco negro que gira rapidamente e ejeta gotas massivas de plasma.
O buraco negro em questão faz parte de um par binário chamado V404 Cygni. O buraco negro está comendo sua estrela companheira, sugando sua massa para o disco de acreção e, em seguida, ejetando material através de dois jatos. Isso não é incomum para um buraco negro, embora nem todos eles tenham jatos. Mas o que é incomum é o momento do material ejetado pelos jatos. Em vez de um fluxo constante, o material sai em blobs.
O V404 Cygni está a cerca de 8.000 anos-luz de distância da Terra. Foi detectado pela primeira vez em 1989, quando expulsou uma enorme explosão de material e radiação de alta energia. Então ficou adormecido por 26 anos.
Então, em 2015, voltou a brilhar e o satélite INTEGRAL (Laboratório Internacional de Astrofísica de Raios Gama) da Agência Espacial Européia (ESA) conseguiu estudá-lo em raios gama de alta energia. Tornou-se o objeto mais brilhante do céu em raios gama. Na época, o cientista do projeto INTEGRAL Erik Kuulkers disse: “O comportamento dessa fonte é extraordinário no momento, com repetidos lampejos de luz em escalas de tempo menores que uma hora, algo raramente visto em outros sistemas de buracos negros.”
O que estava acontecendo?
É útil ver como os buracos negros como este geralmente funcionam. A enorme gravidade do buraco negro afasta o material de sua estrela companheira para o seu disco de acreção. O disco de acúmulo gira, aquecendo o material e fazendo com que ele “brilhe”. Parte do material nunca chega ao buraco negro e é emitida por jatos.
Avanço rápido até agora, e um novo estudo baseado em dados coletados durante a explosão de 2015 por vários observatórios está fornecendo uma explicação.
“Durante a explosão, observamos detalhes das emissões do jato quando o material é ejetado a uma velocidade muito alta da vizinhança do buraco negro”, Diz Simone Migliari, astrofísica da ESA e coautora do artigo. "Podemos ver os jatos disparando em direções diferentes em uma escala de tempo inferior a uma hora, o que significa que as regiões internas do sistema estão girando muito rapidamente.”
Sim, o buraco negro está comendo sua estrela companheira, sugando o material para o disco de acreção. E sim, parte do material do disco é expelida em jatos. Mas, de acordo com o estudo, isso só acontece em explosões porque, por alguma razão, o buraco negro está desalinhado com seu próprio disco de acúmulo.
"O que é diferente no V404 Cygni é que achamos que o disco do material e o buraco negro estão desalinhados”, Diz o professor associado James Miller-Jones, do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) da Curtin University, na Austrália, que é o principal autor do novo artigo.
“Isso parece estar fazendo com que a parte interna do disco oscile como um pião que está diminuindo a velocidade e dispara jatos em diferentes direções à medida que muda a orientação.”
A oscilação significa que o material não cai no buraco negro a uma taxa uniforme. Quando há uma explosão, significa que uma grande quantidade de material caiu no buraco em um curto período de tempo. Isso aumenta a quantidade de material no disco de acreção, causando uma explosão de energia.
O INTEGRAL foi parte integrante deste estudo porque assistiu ao V404 Cygni por quatro semanas. Outros observatórios foram capazes de assistir apenas por algumas horas. As observações do INTEGRAL permitiram que os cientistas descobrissem a mecânica do buraco negro, sua geometria e níveis de energia e estabelecessem o elo entre o fluxo de entrada e saída de material.
“Com o INTEGRAL, pudemos continuar vendo o V404 Cygni continuamente por quatro semanas, enquanto outros satélites de alta energia podiam apenas tirar instantâneos mais curtos, Diz Erik Kuulkers, cientista do projeto INTEGRAL da ESA.
“Os dados de raios-X apoiar um modelo em que a parte interna do disco de acreção é inclinada em relação ao resto do sistema, provavelmente devido à inclinação do buraco negro em relação à órbita da estrela companheira”, Explica Simone.
A questão permanece: por que está desalinhado?
Existem apenas algumas suposições preliminares quanto à causa do desalinhamento. Pode ter sido uma supernova.
Como o próprio buraco negro foi criado por uma supernova, esse chute inicial pode ter causado um desalinhamento do buraco e do segmento interior do disco de acúmulo. É o que as simulações mostram, de qualquer maneira.
“Os resultados se encaixariam em um cenário, também estudado em recentes simulações em computador, onde o fluxo de acreção nas proximidades do buraco negro e os jatos podem girar juntos”, Diz Kuulkers.
“Deveríamos esperar uma dinâmica semelhante em qualquer buraco negro com forte acúmulo, cuja rotação está desalinhada com o gás que entra, e teremos que levar em consideração os ângulos de inclinação do jato ao interpretar observações de buracos negros no Universo..”
Fontes:
- Trabalho de pesquisa: Uma orientação de jato que muda rapidamente no sistema de buracos negros de massa estelar VG404 Cygni
- Press Release: Um Buraco Negro Cuspidor
- Missão INTEGRAL da ESA
- Press Release: Monster Black Hole acorda após 26 anos
