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Grande Pesquisa de Buracos Negros Médios

Publicado em 03/06/2003 | Física

adaptado de Robert Irion

28 de Março de 2003 – Supostamente, os buracos negros aparecem em dois tamanhos diferentes. Alguns têm massas ligeiramente superiores à do Sol; quase todos os astrónomos pensam que são criados durante o colapso do núcleo duma supernova. No centro da maior parte das galáxias localizam-se enormes buracos negros, com massas milhões a biliões de vezes superiores à do Sol.

No entanto, persistem ainda muitas dúvidas acera dos buracos negros de ‘massa-média’, os quais podem ter centenas a milhares de vezes a massa do Sol. Não existe nenhuma maneira óbvia e directa para a formação desses objectos. Mas tem havido indícios da sua existência. Dois estudos apresentados esta semana no encontro da American Astronomical Society’s High Energy Astrophysics Division, que decorreu no Mount Tremblant, Quebec, podem fazer mudar de opinião alguns dos mais cépticos.

Ambos os projectos analisaram as designadas “fontes de raios-X ultraluminosas”, ou ULXs, que surgem nas galáxias mais próximas. Provavelmente, este feixes luminosos têm origem nos discos espiralados de acrecção da matéria durante a formação do buraco negro. As ULXs são tão brilhantes, que alguns astrónomos disseram que elas devem representar discos de acrecção de matéria anormalmente grandes, em torno de buracos negros com massas de milhares de vezes a do Sol. Contudo, outros astrónomos fizeram notar que discos de acrecção mais pequenos podem apresentar o mesmo brilho, desde que os feixes de raios-X sejam emitidos segundo uma determinada direcção, que aponte para o observador. As novas investigações, que utilizam o satélite XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, contrariam frontalmente essa objecção.

Uma das equipas, liderada por Jon Miller (do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), estudou duas ULXs na NGC1313, que é uma galáxia em espiral localizada a cerca de 12 milhões de anos-luz da constelação Reticulum. O espectro no raio-X mostra que as zonas internas do disco de acrecção têm de ter uma surpreendente baixa temperatura: cerca de 1 milhão de graus Kelvin, em vez dos 10 milhões de graus que um disco de acrecção típico apresenta. Uma temperatura mais baixa, paradoxalmente, indica um buraco negro mais massivo. Miller faz notar que o ‘tecido’ do espaço-tempo tem uma curvatura mais suave em torno dum buraco negro grande, ao contrário dum mais pequeno, o que faz com que o gás que se move segundo a espiral não aqueça tanto antes de desaparecer. A equipa calcula que os dois buracos negros de NGC1313 têm, em conjunto, cerca de 1000 massas solares.

Zona central de M82 com 4000 anos-luz, vista no raio-X. Note-se a fonte apontada pela seta, que se ‘desligou’ nos três meses que separam as imagens. Tal variabilidade radical é uma das razões para pensar que é um buraco negro. A cruz verde marca o centro de massa da galáxia, que está localizado a 600 anos-luz do objecto.

Cortesia NASA / SAO / CXC.

Além disso, imagens de raio-X mostram que em redor destas ULXs existem nébulas a serem ‘iluminadas’ – o que leva a concluir que os feixes de radiação são emitidos em todas as direcções, e não só na direcção da Terra.

Outra equipa estudou uma ULX mais ou menos à mesma distância, sendo esta especialmente brilhante, localizada em M82, uma galáxia situada na Ursa Maior. O XMM-Newton encontrou oscilações regulares da intensidade dos raios-X, com período de 18 segundos, que foram as primeiras observadas em fontes fora da Via Láctea. Estas oscilações características podem provir de aglomerados quentes que orbitam em torno do buraco negro, ou então, talvez tenham origem nos movimentos que têm lugar no disco. Em qualquer caso, sabem que está relacionada com o que se passa no disco de acrecção, diz o chefe da pesquisa Tod Strohmayer (do NASA/Goddard Space Flight Center). Além disso, faz notar Tod, a radiação emitida por tais discos, não pode ser emitida numa só direcção.

O espectro do objecto de M82 obtido pelo XMM, também revelou uma característica única chamada - alargamento da linha da camada K do ferro. Indica que a emissão de raios-X dos átomos altamente ionizados do ferro, sofre um forte efeito de Doppler devido ao rápido movimento em torno do buraco – e também devido ao intenso campo gravitacional existente em redor do buraco negro, que causa um desvio para o vermelho. A presença desta característica no espectro, o valor do fluxo total de raios-X e a falta feixes emitidos em todas as direcções, indicam que estamos na presença dum buraco negro com uma massa de 500 vezes a do Sol, diz Strohmayer.

As novas evidências fazem com que seja difícil conceber outra alternativa para os buracos negros médios, comenta Philip Kaaert (do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). Mesmo assim, continua ele, ambos os estudos são intrigantes porque o disco localizado em M82 parece ser muito mais quente que os outros dois em NGC1313. “Ainda é muito cedo para afirmar que esta é a prova definitiva”, faz notar Kaaert.

Autor: e-escola

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