Pela primeira vez, os cientistas detectaram luz de fora de um buraco negro, o que atende às previsões enraizadas na teoria da relatividade geral de Albert Einstein.
O astrofísico da Universidade de Stanford Dan Wilkins e seus colegas observaram raios-X emitidos por um buraco negro supermassivo localizado no centro de uma galáxia a 800 milhões de anos-luz da Terra.
Essas chamas brilhantes não são incomuns porque, embora a luz não possa escapar do buraco negro, a enorme gravidade ao seu redor pode aquecer a matéria a milhões de graus. Isso pode liberar ondas de rádio e raios-X. Às vezes, esse material superaquecido é lançado no espaço por jatos rápidos – incluindo raios X e raios gama.
Mas Wilkins notou rajadas menores de raios-X que vieram depois e eram de cores diferentes – e eram do outro lado do buraco negro.
“Qualquer luz que entra neste buraco negro não está saindo, então não devemos ser capazes de ver nada além do buraco negro”, disse Wilkins, autor do estudo e cientista do Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas e Cosmologia. Stanford University e SLAC National Accelerator Laboratory em um comunicado.
No entanto, a estranha natureza do buraco negro tornou a observação possível.
“A razão pela qual vemos isso é porque este buraco negro deforma o espaço dobrando a luz e torcendo os campos magnéticos ao seu redor”, disse ele.
“Cinquenta anos atrás, quando os astrofísicos começaram a especular sobre como um campo magnético poderia se comportar perto de um buraco negro, eles não tinham ideia de que um dia poderíamos ter técnicas que nos permitiriam observar isso diretamente e ver a teoria geral da relatividade de Einstein em ação , “ele disse. Roger Blandford, co-autor do estudo e professor de Luke Blossom na Escola de Humanidades e Ciências e professor de física na Universidade de Stanford, disse.
A teoria de Einstein, ou a ideia de que a gravidade é uma questão que distorce o espaço-tempo, perdurou por cem anos junto com novas descobertas astronômicas.
Alguns buracos negros têm uma coroa ou anel de luz brilhante que se forma ao redor do buraco negro à medida que o material cai nele e se aquece a temperaturas extremas. Essa radiação de raios-X é uma forma pela qual os cientistas podem estudar e mapear os buracos negros.
Conforme o gás entra em um buraco negro, ele pode subir até milhões de graus. Esse aquecimento extremo faz com que os elétrons se separem dos átomos, criando um plasma magnético. As poderosas forças gravitacionais do buraco negro fazem com que este campo magnético se curve bem acima do buraco negro e gire até explodir.
Isso não é diferente da coroa solar ou da atmosfera externa quente. A superfície do Sol é coberta por campos magnéticos que formam loops e plumas ao interagir com partículas carregadas na coroa solar. É por isso que os cientistas chamam o anel em torno dos buracos negros de coroa.
“É o campo magnético que se liga e se aproxima do buraco negro, aquece tudo ao seu redor e produz elétrons de alta energia, que então produzem raios-X”, disse Wilkins.
Ao examinar as luzes de raio-x, Wilkins notou flashes menores. Ele e seus colegas pesquisadores perceberam que as rajadas maiores de raios-X foram refletidas e “dobradas em torno do buraco negro da parte de trás do disco”, permitindo que vissem o outro lado do buraco negro.
“Tenho feito previsões teóricas de como esses ecos parecem ser nos últimos anos”, disse Wilkins. “Já os vi na teoria que estava desenvolvendo, então quando os vi em observações telescópicas, fui capaz de estabelecer uma relação.”
As observações foram feitas com dois telescópios espaciais de raios-X: o NuSTAR da NASA e o XMM-Newton da Agência Espacial Européia.
Mais observações serão necessárias para entender essas coroas de buracos negros, e o próximo observatório de raios-X da Agência Espacial Europeia, chamado Athena, será lançado em 2031.
“Ele tem um espelho muito maior do que nunca em um telescópio de raios-X e nos permitirá obter imagens de maior resolução em tempos de observação muito mais curtos”, disse Wilkins. “Portanto, a imagem que estamos começando a obter a partir dos dados agora ficará muito mais clara com os novos observatórios.”
