Chandra mostra que buraco negro gigante gira mais devagar que os seus pares

Os astrónomos fizeram uma medição recorde da rotação de um buraco negro, uma das duas propriedades fundamentais dos buracos negros. O Observatório de raios-X Chandra da NASA mostra que este buraco negro está a girar mais lentamente do que a maioria dos seus primos mais pequenos.

Este é o buraco negro mais massivo com uma medição precisa da rotação e dá pistas sobre como alguns dos maiores buracos negros do Universo crescem.

Os buracos negros supermassivos contêm milhões ou até mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Os astrónomos pensam que quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo no seu centro. Embora a existência de buracos negros supermassivos não esteja em disputa, os cientistas ainda estão a trabalhar para compreender como crescem e evoluem. Uma informação crítica é a rapidez com que os buracos negros estão a girar.

“Cada buraco negro pode ser definido por apenas dois números: a sua rotação e a sua massa,” disse Julia Sisk-Reynes do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge no Reino Unido, que liderou o novo estudo. “Embora isso pareça bastante simples, a determinação destes valores para a maioria dos buracos negros tem provado ser incrivelmente difícil.”

Para este resultado, os investigadores observaram raios-X que ricocheteavam de um disco de material que gira em torno do buraco negro num quasar conhecido como H1821+643. Os quasares contêm buracos negros supermassivos de crescimento rápido que geram grandes quantidades de radiação numa pequena região em torno do buraco negro. Localizado num enxame galáctico a cerca de 3,4 mil milhões de anos-luz da Terra, o buraco negro de H1821+643 tem entre três e 30 mil milhões de massas solares, o que o torna um dos mais massivos conhecidos. Em contraste, o buraco negro supermassivo no centro da nossa Galáxia tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol.

As fortes forças gravitacionais perto do buraco negro alteram a intensidade dos raios-X em diferentes energias. Quanto maior for a alteração, mais próxima a orla interna do disco deve estar do ponto de não retorno do buraco negro, conhecido como horizonte de eventos. Uma vez que um buraco negro giratório arrasta espaço com ele e permite que a matéria orbite mais perto do que é possível para um buraco negro que não gira, os dados de raios-X podem mostrar a rapidez com que o faz.

“Descobrimos que o buraco negro em H1821+643 gira a cerca de metade da velocidade que a maioria dos buracos negros com massas entre mais ou menos um e dez milhões de sóis,” disse o coautor Christopher Reynolds, também do Instituto de Astronomia da mesma universidade. “A questão para um milhão de dólares é: porquê?”

A resposta pode estar na forma como estes buracos negros supermassivos crescem e evoluem. Esta rotação relativamente lenta apoia a ideia de que os buracos negros mais massivos como o de H1821+643 realizam a maior parte do seu crescimento através da fusão com outros buracos negros, ou através do gás que é puxado para dentro em direções aleatórias quando os seus grandes discos são perturbados.

É provável que os buracos negros supermassivos que crescem desta forma sofram muitas vezes grandes mudanças de rotação, incluindo uma diminuição ou empurrões na direção oposta. A previsão é, portanto, que os buracos negros mais massivos devem ser observados a ter uma gama mais ampla de rotações do que os seus parentes menos massivos.

Por outro lado, os cientistas esperam que os buracos negros menos massivos acumulem a maior parte da sua massa a partir de um disco de gás que gira à sua volta. Dado que se espera que tais discos sejam estáveis, a matéria que entra aproxima-se sempre de uma direção que fará os buracos negros girarem mais rapidamente até atingirem a velocidade máxima possível, que é a velocidade da luz.

“A rotação moderada para este objeto ultramassivo pode ser uma evidência da história violenta e caótica dos maiores buracos negros do Universo,” disse o coautor James Matthews, também do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge. “Pode também dar uma ideia do que irá acontecer ao buraco negro supermassivo na nossa Galáxia daqui a milhares de milhões de anos, quando a Via Láctea colidir com Andrómeda e outras galáxias.”

Este buraco negro fornece informações que complementam o que os astrónomos aprenderam sobre os buracos negros supermassivos vistos na nossa Galáxia e em M87, que foram fotografados com o EHT (Event Horizon Telescope). Nesses casos, as massas dos buracos negros são bem conhecidas, mas a rotação não é.

O artigo científico que descreve estes resultados de Sisk-Reynes e colaboradores aparece na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.

// Observatório de raios-X Chandra (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Cambridge (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

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H1821+643:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

Observatório de raios-X Chandra:
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