Astrônomos medem fronteira final de buraco negro

Com informações do CFA e Perimeter Institute - 28/09/2012

Astrônomos mediram pela primeira vez a fronteira final de um buraco negro, o limite a partir do qual nada consegue escapar - ou quase nada, já que os buracos negros emitem jatos de partículas.
[Imagem: Chris Fach/Perimeter Institute/University of Waterloo]

Horizonte de eventos

Usando um telescópio do tamanho de um continente, uma equipe internacional de astrônomos conseguiu observar pela primeira vez a fronteira de um buraco negro no centro de uma galáxia distante.

Eles mediram o "ponto sem volta" do buraco negro - a menor distância que a matéria pode se aproximar antes de ser irremediavelmente puxada para "dentro" do buraco negro.

Um buraco negro é uma região no espaço onde a força da gravidade é tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar.

Essa fronteira final é conhecida como horizonte de eventos.

Buraco negro gigante

A equipe examinou o buraco negro localizado no centro de uma galáxia elíptica gigante chamada Messier 87 (M87), que está localizada a cerca de 50 milhões de anos-luz da Terra.

"Ainda que este buraco negro esteja muito longe, ele é tão grande que seu tamanho aparente no céu é aproximadamente o mesmo que o buraco negro no centro da Via Láctea," explica Jonathan Weintroub, coautor do estudo. "Isso o torna um alvo ideal para estudos."

Esse buraco negro é 6 bilhões de vezes mais massivo que o Sol. Ele é rodeado por um disco de acreção de gás, que espirala em direção à sua goela aparentemente insaciável.

Embora o buraco negro propriamente dito seja invisível, seu disco de acreção é quente o suficiente para brilhar, o que permite sua observação.

Órbita estável

De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, a massa e a rotação de um buraco negro determinam o quão perto um material pode orbitá-lo antes de se tornar instável e cair em direção ao horizonte de eventos.

A equipe foi capaz de medir a órbita estável mais interna, descobrindo que ela tem apenas 5,5 vezes o tamanho do horizonte de eventos do buraco negro.

Essa dimensão sugere que o disco de acreção está girando no mesmo sentido que o buraco negro.

Estas informações são importantes porque começam a elucidar a origem dos brilhantes jatos de partículas emitidos por alguns buracos negros - a fronteira mostra o local exato de origem desses jatos.

É possível vencer um buraco negro: esta é a primeira observação empírica rumo à explicação dos jatos de partículas emitidos pelos buracos negros.
[Imagem: NASA/Ann Field]

Vencendo um buraco negro

Este é o primeiro indício empírico para tentar estabelecer uma conexão entre a rotação e os jatos ultrarrelativísticos emitidos pelos buracos negros.

• Jatos de buraco negro são captados em alta resolução

Os astrônomos têm várias hipóteses para tentar explicar os jatos aparentemente paradoxais, já que o buraco negro deveria engolir tudo e não emitir coisa alguma - vencer a super gravidade de um buraco negro para lançar alguma coisa ao espaço exige uma energia descomunal.

As candidatas principais à explicação são duas. A primeira é que o próprio buraco negro é um grande reservatório de energia - um buraco negro rotativo, ou quasar, tem uma quantidade gigantesca de energia rotacional, que pode ser suficiente para emitir os jatos.

A segunda possibilidade é que a energia venha de algum processo de acreção - o disco de acreção é a espiral de matéria caindo em direção ao buraco negro.

A física dessa acreção ainda está por ser compreendida.

Radiotelescópio virtual

As observações foram feitas interligando radiotelescópios no Havaí, no Arizona e na Califórnia para criar um telescópio virtual chamado o Telescópio Horizonte de Eventos, ou EHT.

O EHT é capaz de ver detalhes 2.000 vezes menores do que o Telescópio Espacial Hubble consegue enxergar, embora ambos observem o céu em comprimentos de onda diferentes.

A equipe planeja expandir o telescópio virtual, acrescentando antenas no Chile, Europa, México, Groenlândia e no Pólo Sul, a fim de obter imagens ainda mais detalhadas de buracos negros.

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