Uma descoberta intrigante revelou que alguns buracos negros supermassivos estão girando a uma velocidade muito maior do que se esperava. Esta revelação surgiu através de uma inovadora forma de “arqueologia de buracos negros”, que conecta as rotações dos buracos negros ao gás e poeira que consumiram ao longo de 7 bilhões de anos de história cósmica.
Uma Ordem Cósmica Inesperada
Graças ao Sloan Digital Sky Survey (SDSS), os cientistas agora sugerem que o universo primitivo pode ter sido mais organizado do que se pensava. Além disso, o crescimento dos buracos negros supermassivos por meio de fusões de buracos negros progressivamente maiores (desencadeado quando galáxias colidem e se fundem) pode ser complementado pela voracidade dos buracos negros ao devorar gás e poeira ao redor.
O pesquisador Logan Fries, da Universidade de Connecticut, compartilha que o estudo focou nos gigantescos buracos negros localizados nos centros das galáxias, desde os dias atuais até cerca de sete bilhões de anos atrás. Fries observou que esses buracos negros giravam rápido demais para terem se formado apenas por fusões de galáxias.
Isso implica que uma parte significativa do crescimento deve ter ocorrido pelo material que caía continuamente, fazendo o buraco negro girar mais rapidamente. Uma visão que desafia as noções tradicionais de formação de buracos negros.
Desafios em Medir a Rotação
(Esquerda) Representações artísticas de um buraco negro e seu disco de acreção com diferentes velocidades de rotação. (Direita) O espectro multicomprimento de onda correspondente para cada caso. (Crédito da imagem: Esquerda: NASA/JPL-Caltech; Direita: Logan Fries e a colaboração SDSS)
Apesar de serem monstros cósmicos que moldam galáxias inteiras, buracos negros supermassivos, com massas milhões ou bilhões de vezes a do Sol, são notavelmente simples. Eles podem ser definidos por apenas três características: massa, rotação e, menos importante, carga elétrica.
O físico John Wheeler ilustrou essa simplicidade com humor, afirmando que buracos negros “não têm cabelo”. Fries explica que, embora buracos negros possam parecer exóticos, é possível descrevê-los completamente com apenas dois números: massa e taxa de rotação. O desafio reside no fato de que medir a massa já é complicado, e a rotação é ainda mais difícil.
Um dos obstáculos é distinguir entre a rotação do buraco negro e a do disco de acreção que o circunda — uma tarefa que requer observações meticulosas. Jonathan Trump, pesquisador da Universidade de Connecticut e membro da equipe, comenta que a chave é observar a região mais interna, onde o gás está caindo no horizonte de eventos do buraco negro.
Registro Fóssil Cósmico
A equipe enfrentou o desafio de determinar a rotação dos buracos negros utilizando o projeto Reverberation Mapping do SDSS, que realiza medições de massa extremamente precisas para centenas de buracos negros, além de observações detalhadas das estruturas dos discos de acreção.
Os dados vêm na forma de espectros, ou luz emitida em todo o espectro eletromagnético. Com essas informações, os cientistas começam a medir a taxa de rotação de um buraco negro central. Um pequeno desvio no comprimento de onda da luz revela muito sobre a rotação do buraco negro.
Fries chama essa abordagem de “arqueologia de buracos negros”, pois busca entender como a massa de um buraco negro cresceu ao longo do tempo. Observando a rotação do buraco negro, essencialmente se olha para seu registro fóssil.
Testes Futuros e Novas Perspectivas
A pesquisa não apenas revelou que muitos buracos negros estão girando mais rapidamente do que o esperado, mas também que buracos negros em galáxias mais distantes giram ainda mais rapidamente do que os no universo local. Isso sugere que a rotação dos buracos negros pode aumentar gradualmente ao longo do tempo.
Uma das maneiras de isso acontecer seria através da acumulação de momento angular pelo buraco negro, à medida que ele gradualmente absorve poeira e gás. Observações futuras, especialmente com telescópios avançados como o Telescópio Espacial James Webb, poderiam testar ainda mais essa ideia e verificar esses resultados.
Juna Kollmeier, diretora da SDSS-V, comenta que buracos negros realmente estão na fronteira da compreensão humana. Pesquisas extensivas como o SDSS são realizadas para construir uma imagem astrofísica empírica de suas propriedades fundamentais, contra a qual nossos modelos teóricos podem ser testados.
Fries apresentou as descobertas da equipe em 14 de janeiro, na 245ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em National Harbor, Maryland.
Hypescience.com
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