Os estranhos e desconcertantes comportamentos dos buracos negros tornaram-se recentemente um pouco menos misteriosos, com as novas observações das missões Swift e NuSTAR da NASA. Os dois telescópios espaciais apanharam um buraco negro supermassivo a meio de uma erupção gigante de raios-X, o que vem ajudar os astrónomos a resolver um quebra-cabeça: como se dão estas erupções nos buracos negros de grande massa?

Os resultados sugerem que os buracos negros supermassivos emitem feixes de raios-X quando as coroas circundantes - fontes de partículas extremamente energéticas – saem disparadas dos buracos negros.

"Pela primeira vez, fomos capazes de relacionar a ejeção da coroa com uma erupção", disse Dan Wilkins, da Universidade de Saint Mary em Halifax, Canadá, principal autor de um novo estudo sobre os resultados, que surge na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Isto irá ajudar-nos a compreender como os buracos negros supermassivos alimentam alguns dos objetos mais brilhantes do Universo."

Os buracos negros supermassivos não emitem luz por si próprios, mas estão muitas vezes cercados por discos de material quente e incandescente. A gravidade de um buraco negro arrasta remoinhos de gás na sua direção, aquecendo este material e fazendo-o brilhar em diferentes tipos de luz. Outra fonte de radiação perto de um buraco negro é a coroa. As coroas são compostas por partículas altamente energéticas que geram raios-X, mas os detalhes sobre a sua aparência e como se formam não são claros.

Os astrónomos pensam que as coroas têm uma de duas configurações possíveis. O modelo “poste de luz” diz que são fontes compactas de luz, semelhantes a lâmpadas, que ficam acima e abaixo do buraco negro, ao longo do seu eixo de rotação. O outro modelo propõe que as coroas se estendem de forma mais difusa, seja como uma grande nuvem em torno do buraco negro, ou como uma "sanduíche" que envolve o disco circundante de material como fatias de pão. De facto, é possível que as coroas alternem entre ambas as configurações.

Os novos dados confirmam o modelo de “poste de luz” - e demonstram, ao mais ínfimo pormenor, como as coroas se movem. As observações tiveram início quando o Swift, que monitoriza o céu procurando explosões cósmicas de raios-X e raios gama, apanhou um grande clarão vindo do buraco negro supermassivo Markarian 335, ou Mrk 335, localizado a 324 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Pégaso. Este buraco negro gigante, que fica no centro de uma galáxia, foi em tempos uma das mais brilhantes fontes de raios-X no céu.

"Algo de muito estranho aconteceu em 2007, quando Mrk 335 desvaneceu por um fator de 30. O que descobrimos é que continua a irromper em clarões, mas não atingiu os níveis de brilho e estabilidade vistos antes", disse Luigi Gallo, o principal investigador para o projeto, da Universidade de Saint Mary. Dirk Grupe, da Morehead State University, no Kentucky, coautor do estudo, tem vindo a utilizar o Swift, desde 2007, para acompanhar regularmente o buraco negro.

Em setembro de 2014, o Swift captou um enorme clarão em Mrk 335. Gallo enviou então um pedido à equipa do NuSTAR para começarem a acompanhar o mais depressa possível o objeto. Oito dias mais tarde, o NuSTAR apontou os seus olhos de raios-X ao alvo, testemunhando a metade final do evento.

Depois de uma análise cuidadosa dos dados, os astrónomos perceberam que estavam a ver a ejeção, e eventual colapso, da coroa do buraco negro.

"Primeiro a coroa comprimiu-se e, em seguida, saiu disparada como um jato", disse Wilkins. "Ainda não sabemos como se formam os jatos nos buracos negros, mas é uma possibilidade empolgante que a coroa deste buraco negro estivesse a começar a formar a base de um jato antes do colapso."

Como podem os investigadores dizer que a coroa se moveu? A coroa emite luz de raios-X que tem um espectro ligeiramente diferente do da luz que vem do disco em torno do buraco negro. Analisando um espectro de luz de raios-X de Mrk 335, em toda a gama de comprimentos de onda observados pelo Swift e pelo NuSTAR, os investigadores puderam dizer que a luz de raios-X da coroa ficou mais brilhante - e que esse aumento de brilho se deveu ao movimento da coroa.

As coroas podem mover-se muito depressa. De acordo com os cientistas, a coroa associada a Mrk 335 estava a mover-se a cerca de 20% da velocidade da luz. Quando isto acontece e a corona é disparada na nossa direção, a sua luz aumenta de brilho pelo efeito Doppler Relativístico.

Juntado todos os dados, os resultados mostram que a erupção de raios-X neste buraco negro foi provocada pela ejeção da coroa.

"A natureza da fonte de energia dos raios-X a que chamamos coroa é um mistério, mas agora, com a capacidade de vermos mudanças dramáticas como esta, estamos a receber pistas sobre o seu tamanho e estrutura", disse Fiona Harrison, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, e investigadora principal do NuSTAR, que não esteve envolvida no estudo.

Permanecem ainda muitos outros mistérios do buraco negro. Por exemplo, os astrónomos querem compreender o que causa efetivamente a ejeção da coroa.

Fonte da notícia: http://www.ras.org.uk/news-and-press/2731-black-hole-has-major-flare