Os buracos negros supermassivos são um dos fenômenos mais extremos descobertos pelos humanos no espaço sideral. Com centenas de milhares, até milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, eles alimentam fenómenos luminosos sem precedentes chamados quasares.
Pesquisadores da Northwestern University usaram o supercomputador Summit para conduzir uma simulação de "magnetohidrodinâmica relativística geral tridimensional" de um fino disco de acreção inclinado orbitando um buraco negro supermassivo. Graças aos poderosos sistemas de computação de alto desempenho do Laboratório Nacional de Oak Ridge, os cientistas são capazes de simular buracos negros mais realistas do que nunca e descobrir novos fenómenos no processo.
Os investigadores notaram que as teorias convencionais sobre buracos negros supermassivos sustentam que são entidades celestes que devoram gradualmente gás e poeira ao longo de centenas ou mesmo centenas de milhares de anos. No entanto, de acordo com novas simulações, este processo de esgotamento parece ocorrer em apenas alguns meses, coincidindo com o tempo necessário para lançamentos de quasares ativos.
Simulações tridimensionais produzidas por cientistas da Northwestern University ilustram que um buraco negro giratório distorce a região circundante do espaço-tempo. Este fenómeno acaba por destruir o redemoinho de gás e poeira que rodeia o buraco negro, conhecido como disco de acreção. O resultado final deste processo de deformação do espaço-tempo é dividir o disco de acreção em dois subdiscos, um interno e um interno, o que subsequentemente alimenta o comportamento de alimentação ultrarrápido descrito no novo estudo.
Os pesquisadores dizem que uma singularidade no centro de um buraco negro engole inicialmente o anel interno. Posteriormente, fragmentos do disco externo derramaram-se para dentro, preenchendo a lacuna deixada pela devoração do anel interno, permitindo que o processo de devoração se repetisse. Os cientistas apontam que esse processo interminável de “comer” – “comer” – “comer” novamente leva apenas alguns meses. Esta escala de tempo é incrivelmente rápida em comparação com previsões teóricas anteriores.
Esta nova simulação pode revelar o comportamento de alguns dos objetos mais brilhantes observados no universo, como os quasares. Estes objetos quase estelares podem ser tão brilhantes como todas as estrelas da sua galáxia hospedeira combinadas, mas desaparecem “sem explicação” após alguns meses. Nick Kaaz, que liderou o estudo na Universidade Northwestern, destacou que a teoria clássica do disco de acreção prevê que o disco em torno do buraco negro evoluirá muito lentamente.
No entanto, Katz explicou que alguns quasares experimentam mudanças mais dramáticas no brilho ao longo de meses ou anos. As rápidas flutuações no brilho observadas nos quasares são consistentes com a observação de discos multicamadas e suas complexas interações físicas através de novas simulações de buracos negros.