{"id":4845,"date":"2022-02-11T07:19:29","date_gmt":"2022-02-11T06:19:29","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=4845"},"modified":"2022-02-11T07:19:44","modified_gmt":"2022-02-11T06:19:44","slug":"identificada-a-origem-das-erupcoes-dos-buracos-negros-as-simulacoes-sugerem-um-piscar-por-reconexao-magnetica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2022\/02\/11\/identificada-a-origem-das-erupcoes-dos-buracos-negros-as-simulacoes-sugerem-um-piscar-por-reconexao-magnetica\/","title":{"rendered":"Identificada a origem das erup\u00e7\u00f5es dos buracos negros: as simula\u00e7\u00f5es sugerem um “piscar” por reconex\u00e3o magn\u00e9tica"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores do Instituto Flatiron e colaboradores descobriram que a quebra e reconex\u00e3o das linhas do campo magn\u00e9tico perto do horizonte de eventos libertam energia do campo magn\u00e9tico de um buraco negro, acelerando as part\u00edculas que geram erup\u00e7\u00f5es intensas. As descobertas sugerem novas e excitantes possibilidades na observa\u00e7\u00e3o de buraco negros.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros nem sempre “est\u00e3o no escuro”. Os astr\u00f3nomos avistaram luz intensa a brilhar mesmo para l\u00e1 do horizonte de eventos de buracos negros supermassivos, incluindo o que se encontra no n\u00facleo da nossa Gal\u00e1xia. No entanto, os cientistas n\u00e3o conseguiram identificar a causa destas erup\u00e7\u00f5es para al\u00e9m da suspeita de envolvimento de campos magn\u00e9ticos.<\/p>\n\n\n\n

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Um instant\u00e2neo das novas simula\u00e7\u00f5es de buracos negros.
Cr\u00e9dito: B. Ripperda et al., Astrophysical Journal Letters 2022<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Utilizando simula\u00e7\u00f5es computorizadas de poder e resolu\u00e7\u00e3o inigual\u00e1veis, os f\u00edsicos dizem ter resolvido o mist\u00e9rio: a energia libertada perto do horizonte de eventos de um buraco negro durante a reconex\u00e3o das linhas do campo magn\u00e9tico alimenta as erup\u00e7\u00f5es, relataram os investigadores dia 14 de janeiro na revista The Astrophysical Journal Letters.<\/p>\n\n\n\n

As novas simula\u00e7\u00f5es mostram que as intera\u00e7\u00f5es entre o campo magn\u00e9tico e o material que cai para o buraco negro fazem com que o campo se comprima, achate, quebre e volte a ligar. Esse processo acaba por utilizar energia magn\u00e9tica para atirar part\u00edculas quentes de plasma a uma velocidade pr\u00f3xima da luz para o buraco negro ou para o espa\u00e7o. Essas part\u00edculas podem ent\u00e3o irradiar diretamente alguma da sua energia cin\u00e9tica como fot\u00f5es e dar aos fot\u00f5es pr\u00f3ximos um impulso energ\u00e9tico. Esses fot\u00f5es energ\u00e9ticos comp\u00f5em as misteriosas erup\u00e7\u00f5es do buraco negro.<\/p>\n\n\n\n

Neste modelo, o disco de material previamente em queda \u00e9 ejetado durante os surtos, limpando a \u00e1rea em redor do horizonte de eventos. Esta arruma\u00e7\u00e3o poderia proporcionar aos astr\u00f3nomos uma vis\u00e3o sem obst\u00e1culos dos processos geralmente obscurecidos que ocorrem fora do horizonte de eventos.<\/p>\n\n\n\n

“O processo fundamental de ligar novamente as linhas do campo magn\u00e9tico perto do horizonte de eventos pode aproveitar a energia magn\u00e9tica da magnetosfera do buraco negro para alimentar erup\u00e7\u00f5es r\u00e1pidas e brilhantes,” diz o vice-l\u00edder do estudo Bart Ripperda, bolseiro p\u00f3s-doutorado do Centro para Astrof\u00edsica Computacional do Instituto Flatiron em Nova Iorque e da Universidade de Princeton. “\u00c9 aqui que estamos realmente a ligar a f\u00edsica dos plasmas \u00e0 astrof\u00edsica.”<\/p>\n\n\n\n

Ripperda \u00e9 coautor do novo estudo com o cientista associado do mesmo Centro, Alexander Philippov, com os cientistas Matthew Liska e Koushik Chatterjee da Universidade de Harvard, Gibwa Musoke e Sera Markoff da Universidade de Amesterd\u00e3o, o cientista da Universidade Northwestern Alexander Tchekhovskoy e o cientista da University College London Ziri Younsi.<\/p>\n\n\n\n

Um buraco negro, fiel ao seu nome, n\u00e3o emite luz. De modo que estas erup\u00e7\u00f5es devem ter origem fora do horizonte de eventos do buraco negro – o limite onde a for\u00e7a gravitacional do buraco negro se torna t\u00e3o forte que nem a luz pode escapar. O material em \u00f3rbita e em queda rodeia os buracos negros sob a forma de um disco de acre\u00e7\u00e3o, tal como o que rodeia o buraco negro monstruoso encontrado na gal\u00e1xia M87. Este material cai em cascata em dire\u00e7\u00e3o ao horizonte de eventos pr\u00f3ximo do equador do buraco negro. Nos polos norte e sul de alguns destes buracos negros, jatos de part\u00edculas disparam para o espa\u00e7o quase \u00e0 velocidade da luz.<\/p>\n\n\n\n

Identificar onde se formam as erup\u00e7\u00f5es na anatomia de um buraco negro \u00e9 incrivelmente dif\u00edcil devido \u00e0 f\u00edsica envolvida. Os buracos negros curvam o espa\u00e7o e o tempo e est\u00e3o rodeados por poderosos campos magn\u00e9ticos, campos de radia\u00e7\u00e3o e plasma turbulento – mat\u00e9ria t\u00e3o quente que os eletr\u00f5es se desligam dos seus \u00e1tomos. Mesmo com a ajuda de computadores poderosos, os esfor\u00e7os anteriores s\u00f3 conseguiam simular sistemas de buracos negros em resolu\u00e7\u00f5es demasiado baixas para ver o mecanismo que alimenta as erup\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

Ripperda e colegas fizeram tudo para aumentar o n\u00edvel de detalhe das suas simula\u00e7\u00f5es. Utilizaram o tempo de computa\u00e7\u00e3o em tr\u00eas supercomputadores – o supercomputador Summit no Laborat\u00f3rio Nacional Oak Ridge no estado norte-americano do Tennessee, o supercomputador Longhorn na Universidade do Texas em Austin e o supercomputador Popeye do Instituto Flatiron, localizado na Universidade da Calif\u00f3rnia, San Diego. No total, o projeto demorou milh\u00f5es de horas de computa\u00e7\u00e3o. O resultado de todo este m\u00fasculo computacional foi, de longe, a simula\u00e7\u00e3o de mais alta resolu\u00e7\u00e3o do ambiente de um buraco negro jamais feita, com mais de 1000 vezes a resolu\u00e7\u00e3o dos esfor\u00e7os anteriores.<\/p>\n\n\n\n

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Um instant\u00e2neo de uma das novas simula\u00e7\u00f5es de buracos negros. Aqui, as linhas verdes do campo magn\u00e9tico s\u00e3o sobrepostas num mapa do plasma quente. Mesmo para l\u00e1 do horizonte de eventos do buraco negro, a liga\u00e7\u00e3o das linhas do campo magn\u00e9tico apontando em dire\u00e7\u00f5es opostas faz um ponto X onde elas se cruzam. Este processo de reconex\u00e3o lan\u00e7a algumas part\u00edculas do plasma para o buraco negro e outras para o espa\u00e7o, um passo importante na cria\u00e7\u00e3o de erup\u00e7\u00f5es dos buracos negros.
Cr\u00e9dito: B. Ripperda et al., Astrophysical Journal Letters 2022<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

A mais alta resolu\u00e7\u00e3o deu aos investigadores uma imagem sem precedentes dos mecanismos que levaram a uma erup\u00e7\u00e3o de um buraco negro. O processo centra-se no campo magn\u00e9tico do buraco negro, que tem linhas que emergem do horizonte de eventos do buraco negro, formando o jato e ligando-se ao disco de acre\u00e7\u00e3o. Simula\u00e7\u00f5es anteriores revelaram que o material que flui para o equador do buraco negro arrasta linhas do campo magn\u00e9tico em dire\u00e7\u00e3o ao horizonte de eventos. As linhas de campo arrastadas come\u00e7am a empilhar-se perto do horizonte de eventos, eventualmente empurrando para tr\u00e1s e bloqueando o material que flui para dentro.<\/p>\n\n\n\n

Com a sua excecional resolu\u00e7\u00e3o, a nova simula\u00e7\u00e3o capturou pela primeira vez como o campo magn\u00e9tico na fronteira entre o material a fluir e os jatos do buraco negro se intensifica, apertando e achatando as linhas do campo equatorial. Essas linhas de campo est\u00e3o agora em faixas alternadas que apontam para o buraco negro ou para longe dele. Quando duas linhas que apontam em dire\u00e7\u00f5es opostas se encontram, podem partir-se, voltar a ligar e emaranhar-se. Entre os pontos de liga\u00e7\u00e3o, forma-se uma bolsa no campo magn\u00e9tico. Essas bolsas s\u00e3o preenchidas com plasma quente que ou cai no buraco negro ou \u00e9 acelerado para fora no espa\u00e7o a velocidades tremendas, gra\u00e7as \u00e0 energia retirada do campo magn\u00e9tico nos jatos.<\/p>\n\n\n\n

“Sem a alta resolu\u00e7\u00e3o das nossas simula\u00e7\u00f5es n\u00e3o seria poss\u00edvel capturar a din\u00e2mica e as subestruturas”, diz Ripperda. “Nos modelos de baixa resolu\u00e7\u00e3o, a reconex\u00e3o n\u00e3o ocorre, pelo que n\u00e3o h\u00e1 nenhum mecanismo que possa acelerar as part\u00edculas.”<\/p>\n\n\n\n

As part\u00edculas de plasma no material catapultado irradiam imediatamente alguma energia como fot\u00f5es. As part\u00edculas de plasma podem mergulhar ainda mais na faixa energ\u00e9tica necess\u00e1ria para dar aos fot\u00f5es pr\u00f3ximos um impulso de energia. Esses fot\u00f5es, quer sejam transeuntes quer sejam os fot\u00f5es inicialmente criados pelo plasma lan\u00e7ado, constituem as erup\u00e7\u00f5es mais energ\u00e9ticas. O material propriamente dito acaba numa bolha quente em \u00f3rbita nas proximidades do buraco negro. Uma tal bolha foi avistada perto do buraco negro supermassivo da Via L\u00e1ctea. “A reconex\u00e3o magn\u00e9tica que alimenta tal zona quente \u00e9 a evid\u00eancia conclusiva que explica essa observa\u00e7\u00e3o,” diz Ripperda.<\/p>\n\n\n\n

Os investigadores tamb\u00e9m observaram que, ap\u00f3s algum tempo desta atividade, a energia do campo magn\u00e9tico diminui e o sistema \u00e9 reiniciado. Depois, com o tempo, o processo come\u00e7a de novo. Este mecanismo c\u00edclico explica porque \u00e9 que os buracos negros emitem erup\u00e7\u00f5es em hor\u00e1rios definidos, desde todos os dias (para o buraco negro supermassivo da nossa Via L\u00e1ctea) a cada poucos anos (para M87 e outros buracos negros).<\/p>\n\n\n\n

Ripperda pensa que as observa\u00e7\u00f5es do recentemente lan\u00e7ado Telesc\u00f3pio Espacial James Webb, combinadas com as do EHT (Event Horizon Telescope) poderiam confirmar se o processo visto nas novas simula\u00e7\u00f5es est\u00e1 a acontecer e se muda as imagens da sombra de um buraco negro. “Teremos de ver”, diz Ripperda. Por agora, ele e colegas est\u00e3o a trabalhar para melhorar as suas simula\u00e7\u00f5es com ainda mais detalhe.<\/p>\n\n\n\n

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