O universo proporcionou um raro avanço para os pesquisadores que buscam um dos efeitos mais difíceis de capturar no céu noturno.
Em descobertas relatadas na Science Advances, os cientistas descrevem as primeiras observações de um redemoinho em espaço-tempo ligado a um buraco negro que gira rapidamente.
Primeira evidência da arrastamento de quadro de buracos negros
Esse fenômeno é chamado de precessão de Lense-Thirring ou arrastamento de quadro. Refere-se à maneira como um buraco negro rotativo torce o espaço-tempo ao seu redor, puxando a matéria próxima, como estrelas, e fazendo com que seus caminhos oscilem.
A equipe de pesquisa foi liderada pelo Observatório Astronômico Nacional da Academia Chinesa de Ciências, com apoio da Universidade de Cardiff. Eles concentraram-se no AT2020afhd, um evento de interrupção de maré (TDE) onde uma estrela foi despedaçada por um buraco negro supermassivo.
À medida que a estrela era destruída, seus restos formaram um disco giratório ao redor do buraco negro. Desse disco, jatos intensos de material foram lançados a quase a velocidade da luz.
Uma oscilação cósmica de 20 dias observada em raios-X e rádio
Ao rastrear padrões repetidos tanto em sinais de raios-X quanto em sinais de rádio do evento, os pesquisadores descobriram que o disco e o jato estavam oscilando juntos. O movimento se repetia em um ciclo de 20 dias.
Einstein propôs pela primeira vez a ideia por trás desse efeito em 1913, e ela foi posteriormente colocada em forma matemática por Lense e Thirring em 1918. Essas novas medições apoiam uma previsão chave da relatividade geral e podem ajudar os cientistas a investigar a rotação de buracos negros, a física da acreção e como os jatos se formam.
Dr. Cosimo Inserra, professor da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff e um dos co-autores do artigo, disse: “Nosso estudo mostra a evidência mais convincente até agora da precessão de Lense-Thirring — um buraco negro arrastando o espaço-tempo junto com ele, de forma muito semelhante a como um pião pode arrastar a água ao seu redor em um redemoinho.”
“Isso é um verdadeiro presente para os físicos, pois confirmamos previsões feitas há mais de um século. Além disso, essas observações também nos dizem mais sobre a natureza dos TDEs — quando uma estrela é despedaçada pelas imensas forças gravitacionais exercidas por um buraco negro.”
“Ao contrário de TDEs anteriores estudados, que apresentaram sinais de rádio constantes, o sinal de AT2020afhd mostrou mudanças de curto prazo, que não conseguimos atribuir à liberação de energia do buraco negro e seus componentes ao redor. Isso confirmou ainda mais o efeito de arrastamento em nossa mente e oferece aos cientistas um novo método para investigar buracos negros.”
Dados do Swift e VLA mais espectroscopia
Para identificar o sinal de arrastamento de quadro, a equipe analisou observações de raios-X do Observatório Neil Gehrels Swift (Swift) e medições de rádio do Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).
Eles também examinaram a composição, estrutura e comportamento do material envolvido usando espectroscopia eletromagnética, o que os ajudou a descrever e identificar o efeito.
“Ao mostrar que um buraco negro pode arrastar o espaço-tempo e criar esse efeito de arrastamento de quadro, também estamos começando a entender a mecânica do processo”, explica Dr. Inserra.
“Assim como um objeto carregado cria um campo magnético quando gira, estamos vendo como um objeto massivo giratório — neste caso, um buraco negro — gera um campo gravitomagnético que influencia o movimento de estrelas e outros objetos cósmicos próximos.”
“É um lembrete para nós, especialmente durante a temporada de festividades, enquanto olhamos para o céu noturno com admiração, que temos em nossas mãos a oportunidade de identificar objetos cada vez mais extraordinários em todas as variações e sabores que a natureza produziu.”
O artigo, ‘Detecção da coprecessão disco-jato em um evento de interrupção de maré’, foi publicado na Science Advances.
