Telescópio da estação espacial captura momento em que buraco negro devora matéria

Um telescópio da EEI (Estação Espacial Internacional) fez uma medida incrível de alta resolução de raios-X resultantes de um buraco negro enquanto sugava matéria, que pode ter implicações importantes para os astrônomos entenderem estes fenômenos cheios de mistério.

Cientistas sabem que buracos negros emitem raios-X de alta energia quando eles “comem” matéria, mas “como” e “de onde” têm sido razão de discussão. O equipamento NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), da EEI, permitiu que cientistas observassem esses raios-X como nunca antes. Esta observação pode ajudar os cientistas a entenderem melhor não só buracos negros com massa muitas vezes maior que a do Sol, mas talvez alguns gigantes que ficam no centro de galáxias.

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“Havia um debate sobre como os buracos negros evoluem”, disse Erin Kara, estudante de pós-doutorado da Universidade de Maryland e do NASA Goddard Space Flight Center, ao Gizmodo. “Nós vemos que eles passam por essas explosões malucas quando eles têm um material caindo dentro deles…o que é responsável por esta explosão é algo que tem sido alvo de discussões desde que os buracos negros foram descobertos.”

Buracos negros são regiões do espaço tão grandes e compactas que, após certo ponto, são chamados de horizontes de eventos (ou ponto de não-retorno) — não importa o tipo de matéria ou energia (inclusive a luz visível), nada pode escapar ao puxão gravitacional. Mas quando eles sugam a matéria de uma estrela, eles exibem uma estrutura complexa. Um “disco de acreção” de matéria retalhada pelo buraco negro orbita ele como se fossem os anéis de Saturno, um gás quente, chamado de coroa, fica logo abaixo deste disco na região do polo do buraco negro. Estes eventos de consumo de massa são tipicamente acompanhados de explosões de raio-X da coroa, fazendo a transição para raios-X de baixa energia originando um disco de acreção.

Mas como este processo de “alimentação” progride? O disco começa mais longe e depois se aproxima do horizonte de eventos (ponto de não-retorno)? Ou a coroa que se move para dentro enquanto o disco permanece dentro do buraco?

Entender este processo exigia medições de raios-X de alta resolução — os cientistas precisavam saber não apenas a energia dos raios-X, mas também a hora exata em que eles chegavam com precisão de microssegundos. Os cientistas estão, em última análise, procurando o que eles chamam de “atrasos de reverberação” ou “ecos de luz”. Os ecos de luz são essencialmente raios-X de alta energia da coroa, alguns deles atingem o disco de acreção, resultado em raios-X de baixa energia. Os cientistas estão interessados em medir o tempo entre o flash inicial e os ecos de baixa energia.

Os cientistas observaram o eco de luz de um buraco negro chamado MAXI J1829+070 usando o NICER. Os dados revelaram que o atraso eram de 6 a 20 vezes menor que as medidas anteriores, segundo o estudo publicado nesta quarta-feira (9) na Nature. Isso pode ter acontecido, pois o NICER consegue medir o tempo com mais precisão que outros instrumentos.

“Para medir estes ecos de luz com precisão de metade de um milissegundo é impressionante”, disse Kara. Imagine só se os cientistas pudessem medir o tempo entre raios-X e seus ecos com precisão de 300 nanossegundos de um buraco negro que está a mais de 10 mil anos luz.

Os cientistas conseguiram transformar a medição em uma inferência sobre o processo de acreção (ou acréscimo). O eco mais curto implicava que o disco de acreção chegava muito mais perto do horizonte de eventos do que se pensava anteriormente, o que significa que é a coroa que fica menor, em vez do disco de acreção que se aproxima ao longo do tempo.

“É uma medida interessante que resolve uma série de tensões que vimos em medições com precisão inferior”, disse Daryl Haggard, professorA assistente de física da McGill University, ao Gizmodo.

O estudo, no entanto, tem limitações. Haggard advertiu que esta era apenas uma fonte. “Este pode ser um comportamento particular do sistema deste buraco negro”, disse. “Este é sempre um problema quando se tem apenas uma fonte. Gostaríamos de ver se este comportamento é observado em explosões em buracos negros de massa estelar”. E pode haver outras interpretações que correspondam aos dados também.

Mesmo assim, o estudo pode ter implicações importantes. Ele resolveria uma inconsistência entre buracos negros supermassivos e buracos negros pequenos de massa estelar. Os discos de acreção de buracos negros supermassivos se estendem por quase todo o caminho até o centro do buraco negro, e as medições anteriores sugeriam que discos de buracos negros pequenos não existiam — uma discrepância confusa. Os novos resultados demonstram que talvez precisassem apenas procurar um equipamento melhor para medir.

É uma observação clara e ela mostra que pelo menos um buraco negro é mais parecido com buracos negros supermassivos do que se pensava anteriormente. E é bem legal que isso veio de um de telescópio instalado na Estação Espacial Internacional.