Buraco negro veloz e torto observado a cuspir “balas” de plasma

Dados do observatório de alta energia, Integral, da ESA, ajudaram a esclarecer o funcionamento de um misterioso buraco negro que se encontra a lançar “balas” de plasma enquanto gira no espaço.

O buraco negro faz parte de um sistema binário conhecido como V404 Cygni e está a sugar material de uma estrela companheira. Encontra-se na nossa Via Láctea, a cerca de 8000 anos-luz da Terra, e foi identificado pela primeira vez em 1989, quando provocou um enorme surto de radiação altamente energética e de material.

Após 26 anos de dormência, acordou novamente em 2015, tornando-se por um curto período de tempo o objeto mais brilhante no céu observável em raios-X altamente energéticos. Astrónomos de todo o mundo apontaram os seus telescópios terrestres e espaciais na direção do objeto celeste e descobriram que o buraco negro estava a comportar-se de maneira um tanto ou quanto estranha.

Um novo estudo, com base em dados recolhidos durante a explosão de 2015, revelou agora o funcionamento interno desse monstro cósmico. Os resultados foram esta semana divulgados na revista científica Nature.

“Durante a explosão observámos detalhes das emissões dos jatos quando o material é expelido a uma velocidade muito alta da vizinhança do buraco negro,” diz Simone Migliari, astrofísica da ESA e coautora do artigo. “Podemos ver os jatos disparados em várias direções numa escala de tempo de menos de uma hora, o que significa que as regiões internas do sistema estão a girar muito depressa.”

Normalmente, os astrónomos observam os jatos disparados diretamente dos polos dos buracos negros, perpendicularmente ao disco circundante de material que é acretado da estrela companheira. Anteriormente, havia apenas um buraco negro observado com um jato giratório. No entanto, estava a girar muito mais lentamente, completando um ciclo a cada seis meses.

Os astrónomos puderam observar os jatos de V404 Cygni no rádio recorrendo a telescópios como o VLBA (Very Long Baseline Array) nos EUA. Entretanto, dados de raios-X altamente energéticos obtidos pelo Integral e por outros observatórios espaciais ajudaram a descodificar o que estava a acontecer ao mesmo tempo dentro da região interna do disco de acreção com 10 milhões de quilómetros de diâmetro. Isto foi importante, já que é a mecânica do disco que provoca o comportamento estranho do jato.

“V404 Cygni é diferente pois achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados,” diz o professor James Miller-Jones, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) e da Universidade Curtin, na Austrália, que é o principal autor do novo artigo científico. “Parece estar a fazer com que a parte interna do disco oscile como um pião que está a desacelerar, e dispara jatos em direções diferentes conforma muda de orientação.”

Durante a explosão, uma grande quantidade do material circundante estava a cair no buraco negro de uma só vez, aumentando temporariamente a taxa de acreção do material do disco em direção ao buraco negro e resultando num súbito surto energético. Isto foi visto pelo Integral como um aumento repentino na emissão de raios-X.

As observações do Integral foram usadas para estimar a energia e a geometria da acreção para o buraco negro, o que por sua vez foi crucial para entender a ligação entre o material que entra e o que sai para criar uma imagem completa da situação. “Com o Integral, pudemos observar V404 Cygni continuamente durante 4 semanas, enquanto outros satélites de alta energia só podiam obter exposições mais curtas,” explica Erik Kuulkers, cientista do projeto Integral na ESA.

“Os dados de raios-X suportam um modelo em que a parte interna do disco de acreção está inclinada em relação ao resto do sistema, provavelmente devido à rotação do buraco negro, inclinado em relação à órbita da estrela companheira,” explica Simone.

Os cientistas têm vindo a estudar o que provocou este estranho desalinhamento. Uma possibilidade é que o eixo de rotação do buraco negro pode ter sido inclinado pelo “pontapé” recebido durante a explosão da supernova que o criou. “Os resultados encaixam num cenário, também estudado em simulações computacionais recentes, onde o fluxo de acreção na vizinhança do buraco negro e os jatos podem girar juntos,” diz Erik.

“Devemos esperar dinâmicas semelhantes em qualquer buraco negro com forte acreção cuja rotação está desalinhada com o influxo de gás, e temos que levar em conta os diferentes ângulos de inclinação do jato ao interpretar observações de buracos negros em todo o Universo.”

// CCVAlg

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