Um balé cósmico acontece ao redor dos buracos negros, onde discos de matéria se formam sob o efeito de sua gravidade. Esses discos, chamados de discos de acreção, produzem uma luz intensa e jatos de plasma.
Um novo estudo revela que os discos de acreção ultraluminosos também podem oscilar como um pião quando o buraco negro gira. Essa descoberta levanta questões sobre a origem de certas flutuações cósmicas observadas.
Densidade (azul) e fator de Lorentz (laranja) visualizados.
À direita, distribuição de densidade próxima ao buraco negro (círculo branco preenchido).
Crédito: The Astrophysical Journal (2024).
Conduzida pela Universidade de Tsukuba, a simulação hidrodinâmica permitiu modelar essa precessão para discos ultraluminosos. Esse fenômeno, jamais observado antes nessa escala, demonstra a influência do spin do buraco negro.
Essa oscilação pode influenciar não apenas a direção dos jatos de plasma, mas também a luminosidade emitida por esses discos. As variações periódicas de luminosidade, até então mal compreendidas, encontrariam assim uma explicação na rotação do buraco negro. Buracos negros ultraluminosos geram uma radiação intensa, próxima ao limite de Eddington. A simulação baseada na relatividade geral esclarece o comportamento deles e abre caminho para novas investigações sobre esses objetos extremos.
Os pesquisadores pretendem comparar seus resultados com dados de observação a longo prazo para confirmar a rotação dos buracos negros. Isso pode fornecer indícios essenciais sobre a estrutura do espaço-tempo ao redor desses astros. Essas descobertas prometem trazer provas cruciais sobre a relatividade geral e a física dos buracos negros, revelando a influência de seu spin sobre o cosmos.
O que é um disco de acreção?
Um disco de acreção se forma ao redor de um objeto astronômico massivo, como um buraco negro, uma estrela de nêutrons ou uma estrela jovem. A matéria ao redor, atraída pela gravidade, espirala em torno desse objeto, formando um disco. Conforme essa matéria cai em direção ao objeto central, ela se aquece e emite uma grande quantidade de energia na forma de luz e radiação. É um dos processos energéticos mais eficientes do Universo.
Os discos de acreção não se limitam aos buracos negros. Também são observados em torno de estrelas em formação ou em sistemas binários onde uma estrela atrai a matéria de sua companheira. Sua dinâmica depende da gravidade e da rotação do objeto central, bem como das forças que atuam sobre o gás e a poeira.
O que é o limite de Eddington?
O limite de Eddington corresponde a um limite teórico de luminosidade que um objeto astronômico, como uma estrela ou um buraco negro, pode atingir sem expulsar a matéria ao seu redor. Ele ocorre quando a pressão da radiação produzida pelo objeto se iguala à força da gravidade que atrai a matéria em sua direção.
Quando esse limite é superado, a radiação empurra a matéria para fora, impedindo uma acumulação adicional. Esse limite é crucial nos discos de acreção, especialmente ao redor dos buracos negros, onde ele determina a quantidade de matéria que pode ser absorvida antes que a radiação expulse o restante.
Fonte: The Astrophysical Journal