Os buracos negros são descritos na literatura popular como entidades cósmicas que devoram tudo em seu caminho, mas, no entanto, possuem limitações.
Os cientistas notaram recentemente que os buracos negros ativos alternam entre dois regimes distintos de emissão. A projeção de um jato de plasma em velocidade muito alta coincide com o enfraquecimento da emissão do vento solar e dos raios X, e vice-versa. Essa oscilação evoca o movimento de um balanço cósmico, indicando que esses objetos não conseguem realizar todas as suas ações ao mesmo tempo.
Ilustração de um buraco negro com um disco de acreção e um jato de alta energia.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.
O sistema 4U 1630-472 foi objeto deste estudo. Nele, um buraco negro de cerca de dez massas solares captura matéria de uma estrela companheira. Graças ao instrumento NICER da NASA, instalado na Estação Espacial Internacional (ISS), e ao radiotelescópio MeerKAT, a equipe conseguiu acompanhar esse fenômeno durante três anos. Esses trabalhos confirmaram que o disco de acreção, formado pela matéria arrancada, permanece estável, enquanto as emissões apresentam flutuações.
Embora a matéria roubada forme um disco turbilhonante ao redor do buraco negro, uma parte é expelida, seja na forma de vento, seja na forma de jato. Os pesquisadores observaram que esses dois tipos de emissão nunca ocorrem de forma concomitante, sinal de uma rivalidade por um mesmo recurso. Para os cientistas, isso evidencia um mecanismo interno onde jatos e ventos disputam a energia disponível, modificando assim a dinâmica do sistema.
Apesar dessa alternância, a quantidade total de energia e massa ejetada mantém-se em um nível constante. Essa constância sugere um mecanismo de autorregulação pelo qual o buraco negro preserva um equilíbrio em suas emissões, provavelmente sob a influência do arranjo dos campos magnéticos dentro do disco. Segundo os autores do estudo, não é o volume de matéria absorvida que determina a alternância, mas sim a configuração desses campos.
Essa regulação tem repercussões no ambiente galáctico. Dado que o gás e a poeira expelidos servem de matéria-prima para o surgimento de novas estrelas, a alternância entre jatos e ventos pode afetar a formação estelar e, por extensão, moldar a evolução das galáxias. Os buracos negros desempenham, assim, um papel de reguladores, redistribuindo parte da matéria em seus arredores.
Os campos magnéticos nos buracos negros
Dentro do disco de acreção que cerca um buraco negro, os campos magnéticos emergem dos movimentos turbulentos do plasma aquecido. Sua intensidade pode tornar-se considerável e eles influenciam diretamente a maneira como a matéria é ejetada. Esses campos atuam como guias, direcionando a energia seja para os jatos, seja para os ventos detectados pelos astrônomos.
Uma configuração particular dos campos magnéticos pode privilegiar a emissão de jatos de plasma em alta velocidade. Por outro lado, outra organização favorece mais a expulsão de matéria na forma de ventos cósmicos e raios X. Essa dualidade explica por que um buraco negro não gera os dois tipos de emissões ao mesmo tempo, com os campos magnéticos competindo para captar a energia disponível.
As observações do sistema 4U 1630-472 mostram que a alternância entre jatos e ventos está ligada à reorganização dos campos magnéticos no disco. Esse fenômeno não depende da quantidade de matéria absorvida, mas sim da evolução interna do sistema. O estudo desses processos ajuda a mapear como os campos magnéticos governam a atividade dos buracos negros.
Fonte: Nature Astronomy