Um novo estudo pode ajudar a resolver a questão da velocidade com que o buraco negro supermassivo da Via Láctea gira. O buraco negro, denominado Sagitário A* (SgrA*), tem uma massa de aproximadamente 4 milhões de vezes a do Sol. O estudo, usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Very Large Array (VLA) da National Science Foundation, descobriu que o SgrA* está girando rapidamente. Esta alta rotação distorce o espaço-tempo em torno de SgrA*, fazendo-o parecer uma bola de futebol americana.
Esta ilustração artística mostra um corte transversal do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea e da matéria circundante. A esfera negra no centro representa o horizonte de eventos do buraco negro, o ponto sem retorno do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar. Olhando lateralmente para um buraco negro em rotação, como mostrado na figura, o espaço-tempo circundante tem a forma de uma bola de futebol americana. O material amarelo-laranja em ambos os lados representa o gás girando em torno do buraco negro. Este material inevitavelmente cai em direção ao buraco negro e, uma vez que cai no interior em forma de bola de futebol, passa pelo horizonte de eventos. Portanto, a área dentro do formato da bola de futebol, fora do horizonte de eventos, é representada como uma cavidade. As esferas azuis representam jatos que emanam dos pólos do buraco negro giratório. Fonte da imagem: NASA/CXC/M.Weiss
Esta ilustração artística retrata os resultados de um novo estudo de Sagitário A* (SgrA*), o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. O estudo descobriu que o SgrA* gira tão rápido que distorce o espaço-tempo – as três dimensões do tempo e do espaço – fazendo com que pareça mais uma bola de futebol.
Os resultados foram produzidos pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA e pelo Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation. A equipa utilizou um novo método, utilizando dados de raios X e rádio, para determinar a rapidez com que o SgrA* gira, com base na forma como a matéria flui para dentro e para fora do buraco negro. Eles descobriram que a velocidade angular rotacional do SgrA* é cerca de 60% do valor máximo possível, e seu momento angular é cerca de 90% do valor máximo possível.
Os buracos negros têm duas propriedades básicas: massa (peso) e spin (velocidade de rotação). A determinação de qualquer um desses valores daria aos cientistas uma boa ideia de qualquer buraco negro e de como ele se comporta. Os astrónomos fizeram várias estimativas da velocidade de rotação do SgrA* no passado, utilizando diferentes técnicas, com resultados que vão desde o SgrA* sem girar até quase girar à sua velocidade máxima.
Uma nova pesquisa mostra que o SgrA* está, na verdade, girando rapidamente, o que faz com que o espaço-tempo ao seu redor seja comprimido. Aqui é mostrada uma seção transversal de SgrA* e o disco de material girando em torno dele. A esfera negra no centro representa o chamado horizonte de eventos do buraco negro, o ponto sem retorno do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
Conforme mostrado na figura, ao observar um buraco negro em rotação de lado, o espaço-tempo circundante tem a forma de uma bola de futebol. Quanto mais rápido o giro, mais plana fica a bola.
O material amarelo-laranja em ambos os lados representa o gás girando em torno do SgrA*. Esse material inevitavelmente cairá em direção ao buraco negro e, uma vez dentro da forma de bola de futebol, passará pelo horizonte de eventos. Portanto, a área dentro do formato da bola de futebol, fora do horizonte de eventos, é representada como uma cavidade. As esferas azuis representam jatos ejetados dos pólos do buraco negro giratório. Olhando para o buraco negro de cima ao longo do cano do jato, o espaço-tempo é um círculo.
A rotação de um buraco negro pode servir como uma importante fonte de energia. Buracos negros supermassivos em rotação produzem fluxos colimados, como jatos, à medida que extraem energia de spin, o que requer pelo menos alguma matéria perto do buraco negro. Devido ao combustível limitado em torno de SgrA*, o buraco negro tem estado relativamente silencioso e os seus jatos relativamente fracos durante quase mil anos. No entanto, este estudo mostra que isso pode mudar se a quantidade de material próximo ao SgrA* aumentar.
Para determinar o spin de SgrA*, os autores usaram uma técnica de base empírica chamada “método de saída”, que detalha a relação entre o spin de um buraco negro e a sua massa, as propriedades do material próximo do buraco negro e as propriedades de saída. A saída colimada produz ondas de rádio, enquanto o disco de gás que circunda o buraco negro produz radiação de raios X. Usando este método, os investigadores combinaram dados do Chandra e do VLA com estimativas independentes da massa do buraco negro obtidas por outros telescópios para impor restrições à rotação do buraco negro.
Um artigo que descreve estes resultados, liderado por Ruth Daly (Universidade Estadual da Pensilvânia), aparece na edição de janeiro de 2024 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte compilada: ScitechDaily