Cientistas descobrem buraco negro supermassivo com rotação próxima da velocidade da luz

Cientistas descobrem buraco negro supermassivo com rotação próxima da velocidade da luz

10 de Março de 2013 3 Por Tiago

Com a ajuda dos telescópios de raios-X espaciais, XXM-Newton e NUSTAR, foi finalmente possível medir, pela primeira vez, a velocidade da rotação de um buraco negro supermassivo (BNS).

Este BNS situa-se no centro uma galáxia chamada NGC 1365, e segundo os dados fornecidos pelos telescópios, a sua extremidade gira a 84 por cento da velocidade da luz. Isto significa, que a sua rotação encontra-se a 16% do limite de velocidade do Universo, segundo a Teoria Geral da Relatividade, de Einstein.

Rotação Buraco Negro Supermassivo NGC 1635 - 03

Os buracos negros supermassivos são os maiores objetos conhecidos da sua espécie, com massas milhões, ou biliões de vezes superiores à massa do nosso Sol. Os cientistas acreditam que no centro da maioria, se não mesmo de todas as galáxias, podemos encontrar um BNS, rodeado por um disco de acreção de poeira e gás, que representa a matéria engolida pelo buraco negro.

A maioria dos buracos negros tem rotação, e a esta rotação é chamada momento angular. Com a galáxia a girar sobre o BNS, a matéria que avança para o corpo astronómico massivo, sob a influência da gravidade, traz momento angular juntamente com ele. Este momento angular faz com que o espaço-tempo gire em torno do BNS, num efeito conhecido como arrastamento.

Existe um limite máximo ao qual o espaço-tempo pode girar, de modo geral, a velocidade linear do arrastamento, deve ser menor do que a velocidade da luz. Mas até agora, o facto de não sabermos como os BNS são formados e o porquê existirem no centro das galáxias, tornava pouco claras as nossas previsões e compreensão do seu momento angular.

Rotação Buraco Negro Supermassivo NGC 1635 - 05

Para contornar esta situação, os cientistas desenvolveram um método capaz de medir a rotação de um BNS. De acordo com a imagem a cima, perto de um buraco negro supermassivo, o disco de acreção está muito quente e emite uma enorme quantidade de raios-X.

Este tipo de raios-X, em particular, encontra-se associado a átomos de ferro, que quando excitados, se tornam facilmente visíveis. Mas a sua aparência é, contudo, uma pouco estranha. Os raios-X são ampliados, ao longo de uma vasta variação de energia, e a sua distribuição detém pistas, relativamente à taxa de rotação do BNS.

Os raios-X de átomos de ferro são gerados por fluorescência, perto da borda interna do disco de acreção. Isto significa, que a sua fonte se move rapidamente em torno do BNS, de tal forma, que o espectro de raios-X de ferro é espalhado pelo equivalente geral relativista do efeito Doppler.

Rotação Buraco Negro Supermassivo NGC 1635 - 02

A imagem, a cima, representa os efeitos relativistas e obscurecimento. Esta Ilustração representa duas abordagens que explicam a observação da ampliação do raio-X perto de um BNS.

Graças às características estruturais do espectro dos raios-X de ferro, agora poderemos determinar a velocidade de rotação de um buraco negro supermassivo. A intensidade varia com energia dos raios-X, entre os limites 5 a 50 quilo eletrão-volt (keV). No entanto, o telescópio XXM-Newton da ESA, é, apenas, sensível a raios-X com intensidades de 1 a 10 keV, o que limitaria o modo de calculo das rotações do BNS, e impedindo que sejam determinadas através deste tipo de medições.

Rotação Buraco Negro Supermassivo NGC 1635 - 04

Felizmente, em meados de 2012, a NASA lançou o telescópio espacial NUSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), capaz medição de raios-X mais amplas. O telescópio é sensível a uma maior intensidade de energia, com variações de 6 a 79 keV, que as anterior gerações de telescópios. Este avanço, finalmente foi possível calcular, com precisão e certeza, a velocidade de rotação de um BNS.

Rotação Buraco Negro Supermassivo NGC 1635 - 06

Desta feita, recorrendo ao espectro de raios-X captados pelo telescópio NUSTAR, um grupo de investigadores internacional, foi capaz de provar que os modelos alternativos, que explicavam a linha de ampliação, eram totalmente falsos. O espectro permitiu ainda, que os astrónomos pudessem corrigir os cálculos, relativos ao movimento angular do buraco negro NGC 1365, determinando que este gira a pelo menos 84 por centos da velocidade da luz.

Estas são excelentes notícias para os astrónomos. Graças ao novo método de medição, agora seremos capazes de descobrir como evoluem os buracos negros e as galáxias.

Fonte: NASA/JPL
Créditos de imagem: NASA/JPL