Um pequeno buraco negro está causando uma pulsação a uma distância de 100 anos-luz

Há um pedaço de espaço nublado dentro de nossa galáxia que inesperadamente produz radiação gama em intervalos marcados, como um relógio. Cientistas agora ligaram esses pulsos periódicos a um “microquasar” (uma versão reduzida de um objeto quase estelar) — provavelmente, um buraco negro — localizado a impressionantes 100 anos-luz de distância, no que é uma observação extraordinária.

Uma nova pesquisa publicada nesta segunda-feira (17) na Nature Astronomy descreve uma relação incomum de longa distância envolvendo uma nuvem de gás radioativa, chamada Fermi J1913 + 0515, e um microquasar, chamado SS 433, ambos os quais residem dentro da Via Láctea.

Dados coletados nos últimos 10 anos sugerem que os objetos estão intrinsicamente conectados e trabalhando em sincronia, apesar da enorme distância que separa eles. Os autores do novo artigo, liderados por Jian Li do Deutsches Elektronen-Synchrotron e Diego Torres, do Instituto de Ciências Espaciais, não têm certeza do que está acontecendo ou como o microquasar está causando o “batimento cardíaco” de raios gama da nuvem de gás, que pulsa uma vez a cada 162 dias.

Localizado a 15 mil anos-luz da Terra, o microquasar SS 433 é um dos lugares mais fascinantes da galáxia. É um sistema binário que consiste em um objeto compacto, provavelmente um buraco negro, mas possivelmente uma estrela de nêutrons, e uma estrela com excesso de peso.

O presumível buraco negro pesa entre 10 e 20 massas solares (em que 1 massa solar é igual ao tamanho do nosso Sol), enquanto a estrela tem uma massa de 30 massa solares. Presos juntos, os objetos giram em torno uns dos outros uma vez a cada 13 dias. SS 433 é uma versão diminuta de um quasar normal, um tipo de objeto cósmico que engloba buracos negros muito mais pesados com milhões de massas solares.

Concepção artística do microquasar SS 433, com um buraco negro, disco de acreção e jatos à esquerda, e sua estrela, que esta se livrando de seu material, à direita. Imagem por DESY e Science Communication Lab

Essa união celestial gera uma série de efêmeras detectáveis na forma de raios gama, raios X, ondas de rádio e gás hidrogênio. A grande estrela está derramando muito de seu material no buraco negro, resultando em um intenso acúmulo de gases.

“Esse material se acumula em um disco de acreção antes de cair no buraco negro, como a água do redemoinho acima do ralo de uma banheira”, explicou Li em um comunicado à imprensa. “No entanto, uma parte dessa matéria não cai pelo ralo, mas dispara em alta velocidade em dois jatos estreitos em direções opostas acima e abaixo do disco de acreção giratório”.

Estes jatos geram raios X e raios gama devido às forças combinadas de partículas de alta velocidade e campos magnéticos ultra-fortes residentes no sistema binário. Dito isso, o disco de acreção ao redor do buraco negro não está perfeitamente plano ao longo do plano orbital dos dois objetos.

“Ele processa, ou balança, como um pião que foi colocado inclinado sobre uma mesa”, disse Torres no lançamento do DESY. “Como consequência, os dois jatos espiralam no espaço circundante, em vez de apenas formarem uma linha reta”.

Os dois jatos estreitos têm um formato semelhante a um saca-rolhas devido à precessão, ou oscilação, do disco de acreção do buraco negro. Imagem por DESY e Science Communication Lab

Esta precessão oscila com um período de 165,25 dias. E, como mostra a nova pesquisa, Fermi J1913 + 0515 emite um sinal de raios gama em perfeita sincronia com o microquasar, embora esteja a 100 anos-luz de distância. Afora isso, não há nada de especial neste pedaço de espaço nublado, mas os dados, coletados usando o telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA, sugerem que a pulsação de raios gama está sendo alimentada pelo microquasar SS 433.

Para tornar as coisas ainda mais estranhas, os jatos do microquasar, mesmo com a precessão, não cruzam o caminho do Fermi J193 + 0515, como Li explicou em um e-mail.

“É a primeira vez que vemos este resultado de observação, e isto é inesperado considerando os modelos teóricos publicados anteriormente”, afirmou.

Li e seus colegas não têm certeza de como o microquasar está alimentando a nuvem de gás remota, mas eles acham que os prótons da saída equatorial do SS 433 estão interagindo com a nuvem, levando à emissão de raios gama e à periodicidade observada de batimentos cardíacos.

“Para manter a coerência do batimento cardíaco, um tubo magnético pode conectar a nuvem de gás e SS 433”, disse Li em um e-mail.

Mais observações dos objetos e uma nova explicação teórica para explicar este achado inesperado e o hipotético “tubo magnético” ajudariam a levar este trabalhado adiante. Uma coisa é certa, porém: este pedaço de espaço, localizado na constelação de Aquila, está agora entre os pontos mais fascinantes da Via Láctea.