Os astrónomos capturaram um balé invulgar: uma estrela, dilacerada pelas forças titânicas de um buraco negro supermassivo, apresenta oscilações rítmicas na sua órbita que não correspondem aos modelos clássicos dos eventos de perturbação por maré (ver abaixo).
Estes movimentos periódicos têm origem num efeito subtil da relatividade geral. Quando um objeto massivo roda rapidamente, ele arrasta o espaço-tempo à sua volta, um pouco como uma hélice em rotação criaria um redemoinho na água. Esta interação, conhecida como precessão de Lense-Thirring, tinha sido teorizada, mas raramente detetada com tal clareza.
Imagem de ilustração Pixabay
Para investigar este fenómeno, o estudo concentrou-se num evento específico, designado AT2020afhd, combinando dados em raios-X e ondas de rádio. Os investigadores notaram flutuações regulares nas emissões, com um ciclo que se repete a cada vinte dias terrestres. Estas modulações sincronizadas entre o disco de acreção e os jatos de plasma permitiram confirmar a hipótese de um arrastamento do espaço-tempo.
Estes resultados oferecem um novo método para estudar a rotação dos buracos negros e o seu comportamento durante a absorção de matéria estelar. Cosimo Inserra, da Universidade de Cardiff, indicou que estas observações constituíram um avanço significativo para testar as previsões da relatividade geral. Elas enriquecem também a nossa compreensão dos mecanismos em ação durante a destruição das estrelas.
Além disso, o fenómeno observado pode ser comparado à geração de um campo gravitomagnético por um objeto massivo em rotação. Da mesma forma que uma carga elétrica em movimento produz um campo magnético, um buraco negro em rotação influencia o movimento dos corpos celestes próximos.
A deteção deste tipo de oscilação num evento de perturbação por maré era até agora rara. Os sinais de rádio habitualmente estáveis apresentaram aqui flutuações de curto prazo, excluindo outras explicações relacionadas com a libertação de energia. Estes trabalhos são publicados na
Science Advances.
Os buracos negros supermassivos e a sua influência
No centro da maioria das galáxias, incluindo a nossa, encontram-se buracos negros supermassivos. Estes objetos concentram uma massa equivalente a milhões, ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol num volume reduzido. A sua atração gravitacional é tão intensa que nada, nem mesmo a luz, pode escapar-lhe uma vez ultrapassado o horizonte de eventos.
A presença de tal gigante afeta profundamente o seu ambiente galáctico. Pode deformar as órbitas das estrelas próximas, acelerar a matéria até velocidades extremas e emitir radiações intensas. Estes processos desempenham um papel importante na evolução das galáxias, influenciando a formação estelar e a distribuição da matéria.
A rotação de um buraco negro supermassivo acrescenta uma dimensão suplementar ao seu impacto. Como um objeto massivo em movimento, pode arrastar o espaço-tempo à sua volta, modificando a trajetória da matéria em órbita. Este efeito, embora fraco, torna-se mensurável em condições específicas, como durante interações violentas com uma estrela.
Compreender estes mecanismos ajuda a explicar fenómenos observáveis, tais como os jatos de plasma emitidos a velocidades próximas da da luz. Estas estruturas, muitas vezes simétricas, provêm das regiões polares do buraco negro e estendem-se por distâncias intergalácticas, transportando energia através do cosmos.
Os eventos de perturbação por maré
Quando uma estrela se aproxima demasiado de um buraco negro supermassivo, sofre forças de maré extremas. Estas forças esticam a estrela no sentido da atração enquanto a comprimem lateralmente, um processo frequentemente chamado de 'espaguetificação'. A estrela é assim deformada e parcialmente desfeita.
Os detritos estelares formam então um disco de acreção em torno do buraco negro. Nesta estrutura, a matéria gira em turbilhão a grande velocidade, aquecendo-se por fricção e emitindo uma radiação intensa em vários comprimentos de onda. Esta fase luminosa permite aos astrónomos detetar e estudar estes eventos a partir da Terra.
Uma parte da matéria do disco é progressivamente atraída para o buraco negro, ultrapassando o horizonte de eventos. Uma outra fração pode ser ejetada sob a forma de jatos colimados, propulsionados por campos magnéticos poderosos. Estas emissões oferecem pistas sobre as condições físicas que reinam perto do buraco negro.
O estudo destes eventos fornece informações sobre a densidade, a composição e a dinâmica das estrelas em causa. Permite também testar previsões da relatividade geral em campos gravitacionais intensos, onde os efeitos clássicos das leis de Newton já não bastam para descrever as observações.
Fonte: Science Advances