BURACOS NEGROS RÁPIDOS DETÊM HISTÓRIA DE GALÁXIAS
1 de Março de 2013
Foi descoberto um buraco negro supermassivo de rápida rotação no coração de uma galáxia espiral pelos observatórios espaciais XMM-Newton da ESA e NuSTAR da NASA, abrindo uma nova janela sobre como as galáxias crescem.
Pensa-se que buracos negros supermassivos se escondam no centro de quase todas as grandes galáxias, e os cientistas acreditam que a evolução de uma galáxia está intrinsecamente relacionada com a evolução do seu buraco negro.
Pensa-se também que a velocidade de rotação de um buraco negro reflecte a história da sua formação. Com estes dados em mente, um buraco negro que cresce de forma constante, alimentado por um fluxo uniforme de matéria que espirala na sua direcção, deverá girar rapidamente. A rápida rotação pode também ser o resultado da fusão de dois buracos negros mais pequenos.
Por outro lado, um buraco negro fustigado por pequenos aglomerados de material que o atinge de todas as direcções vai acabar por rodar de maneira relativamente lenta.
Estes cenários espelham a formação da própria galáxia, uma vez que uma fracção de toda a matéria arrastada para a galáxia encontra o seu caminho para o buraco negro. Devido a isto, os astrónomos estão ansiosos por medir as velocidades de rotação dos buracos negros no coração das galáxias.
Uma maneira de alcançar este objectivo é observar raios-X emitidos fora do 'horizonte de eventos', a fronteira em torno de um buraco negro além do qual nada, incluindo a luz, consegue escapar.
Em particular, os átomos quentes de ferro produzem uma forte assinatura de raios-X numa energia específica, a qual é espalhada para fora devido à rotação do buraco negro. A natureza desta mancha pode então ser usada para inferir a velocidade de rotação.
Usando esta técnica, observações anteriores sugeriram a existência de buracos negros com rotação extremamente rápida nalgumas galáxias. No entanto, a confirmação da taxa de rotação tem sido muito difícil, porque o espectro de raios-X pode também ser espalhado através da absorção de nuvens de gás que se encontram perto do disco. Até agora, a distinção entre os dois cenários era impossível.
Durante cerca de 36 horas em Julho de 2012, o XMM-Newton da ESA e o NuSTAR da NASA (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) observaram simultaneamente a galáxia espiral NGC 1365. O XMM-Newton capturou raios-X de menor energia, e o NuSTAR dados mais elevados de energia.
Os dados combinados provaram ser a chave para desvendar o enigma. Um modelo de buraco negro em rotação é uma previsão clara para o rácio de raios-X altamente energéticos e raios-X de baixa energia. O mesmo é verdade para uma nuvem de absorção de gás.
Mas sobretudo, as previsões são diferentes e os novos dados concordam apenas com um buraco negro em rápida rotação. Isto sugere que a galáxia tem crescido constantemente com o tempo, com o material fluindo de modo uniforme para dentro do buraco negro.
No entanto, os astrónomos não podem ainda descartar um único grande evento onde duas galáxias e os seus buracos negros posteriormente se fundem, produzindo uma aceleração súbita do buraco negro supermassivo resultante.
"Mas podemos descartar por completo o modelo de absorção," afirma Guido Risaliti, no INAF - Observatório Astrofísico de Arcetri, na Itália, que liderou a investigação.
"Agora que sabemos com certeza como medir as taxas de rotação dos buracos negros, temos mais confiança em usá-los para inferir a evolução das suas galáxias-mãe."
A medição da rotação de um buraco negro também faculta uma nova maneira de testar a relatividade geral. Publicada em 1915, a relatividade geral é a descrição de Albert Einstein da gravidade. Prevê efeitos que são mais facilmente vistos em campos gravitacionais extremamente fortes, como aqueles encontrados perto de buracos negros, e o buraco negro de NGC 1365 gira tão rápido quanto a teoria da gravidade de Einstein permite.
"Tanto a física como a astrofísica beneficiam deste resultado," afirma Dr. Risaliti, que está já aplicar a técnica de medição em raios-X para diferentes galáxias.
"O resultado é um excelente exemplo da sinergia que pode ser obtida quando missões espaciais se complementam. Teria sido impossível atingir este resultado sem os dois observatórios espaciais trabalhando em conjunto," afirma Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA.
Esta impressão de artista ilustra um buraco negro supermassivo com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol. Os buracos negros supermassivos são objectos imensamente densos enterrados no coração das galáxias.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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Cientistas medem a velocidade de rotação dos buracos negros supermassivos ao espalhar raios-X em níveis diferentes de energia.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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