Cientistas encontram horizonte de eventos dos buracos negros

2006-01-25

Em cima: Imagem extraída de uma animação de uma fulguração de raios-X proveniente de uma estrela de neutrões. Crédito: NASA/Dana Berry. Em baixo: Uma estrela de neutrões pode exibir regularmente fulgurações de raios-X, como se pode ver por este gráfico. As fulgurações são provocadas pela ignição do gás à superfície da estrela. Nos buracos negros não há fulguração, pois o gás que a poderia provocar parece desaparecer para lá do horizonte de eventos. Crédito: Remillard, et al.
Durante os últimos nove anos, cientistas do MIT e do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica estudaram uma amostra completa de fontes temporárias de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
, observadas com a ajuda do Rossi X-ray Timing Explorer
Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE)
O observatório espacial de raios-X RXTE, da NASA, é uma missão que teve início em 1995 e ainda está a decorrer, e tem como objectivo observar, com extrema rapidez, buracos negros, estrelas de neutrões, pulsares de raios-X e fulgurações de raios-X. Uma grande vantagem do RXTE é a sua capacidade de observar alterações que ocorrem no brilho de fontes de raios-X, tanto num milésimo de segundo, como ao longo de anos.
(NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
). Foram detectadas 135 fulgurações
fulguração
Uma fulguração é uma libertação de energia de forma explosiva da qual resulta um aumento rápido do brilho do astro no qual ocorre. São exemplo deste tipo de fenómenos as fulgurações solares, associadas às manchas solares, bem como as fulgurações de raios-X, que ocorrem em estrelas de neutrões, e de raios gama, que se sabe estarem relacionadas com as explosões de supernova.
de raios-X provenientes de 13 fontes que se acredita serem estrelas de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
, mas nenhuma proveniente de algum dos 18 candidatos a buracos negros
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
deste estudo.

Um buraco negro forma-se quando uma estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
(25 vezes superior à do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
) consome todo o seu combustível. Sem energia para suportar a sua massa, a estrela implode e o seu núcleo entra em colapso para um ponto de densidade
densidade
Em Astrofísica, densidade é o mesmo que massa volúmica: é a massa por unidade de volume.
infinita e, logicamente, sem superfície. Numa fronteira de cerca de 80 quilómetros a partir do centro do buraco negro, a gravidade é tão forte que nem a luz lhe consegue escapar. Esta fronteira determina o conceito teórico de "horizonte de eventos". Mas as estrelas com massa compreendida entre as 10 e 25 massas solares
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
, depois do colapso, transformam-se em esferas com diâmetros de 10 a 20 quilómetros a que chamamos estrelas de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
. Este objectos têm uma superfície dura e não possuem horizonte de eventos.

Tanto os buracos negros como as estrelas de neutrões estão muitas vezes localizados em sistemas binários, orbitando um companheiro estelar relativamente normal. Sabe-se que o gás libertado por essa estrela, atraído pela gravidade do objecto compacto, flui periodicamente na sua direcção. A este processo dá-se o nome de acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
e é um processo que liberta grandes quantidades de energia, predominantemente sob a forma de raios-X. Quando o objecto compacto é uma estrela de neutrões, o gás pode acumular-se sobre a sua superfície dura e entrar em ignição, quando as condições forem favoráveis, desencadeando uma explosão termonuclear que pode ser observada num evento, com a duração de um minuto, denominado fulguração de raios-X do tipo I. Porém, os objectos de maior massa e mais compactos deste estudo, suspeitos de serem buracos negros, comportam-se como se não tivessem superfície e estivessem localizados para lá dos horizontes de eventos que a teoria prevê. Com efeito, o gás que cai na sua direcção parece desaparecer.

Por definição, os horizontes de eventos são invisíveis, pelo que parece impossível provar a sua existência. No entanto, a observação de objectos compactos que atraem gás para as suas superfícies parece ser um bom processo de obter provas satisfatórias. Este tipo de observação permite inferir se o gás embate e se acumula na superfície dura do objecto ou se, pelo contrario, simplesmente desaparece. A ideia de utilizar a ausência de fulgurações de raios-X para confirmar a presença do horizonte de eventos de um buraco negro foi proposta em 2002 por Ramesh Narayan, do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica, e por Jeremy Heyl, da Universidade de British Columbia em Vancouver.

Os resultados deste estudo foram apresentados por Ron Remillard, do Instituto Kavli para a Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, em conferência de imprensa, a 9 de Janeiro de 2006, no 207º encontro da Sociedade Astronómica Americana, em Washington, D.C. A equipa conta com outros colaboradores do MIT e do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica.

Fonte da notícia: http://web.mit.edu/newsoffice/2006/blackhole1.html