No universo observável, o buraco negro se destaca pelo imenso mistério que coloca para os pesquisadores da astrofísica. Agora, pela primeira vez, astrônomos observaram a enigmática região de mergulho onde a matéria deixa de orbitar e se lança no buraco negro a velocidades próximas à da luz. E isso aponta que Einstein estava certo!
A teoria da relatividade geral de Albert Einstein, uma das colunas vertebrais da física moderna, previu diversos fenômenos que só começaram a ser observados décadas depois de sua formulação. Recentemente, uma dessas previsões foi confirmada de maneira extraordinária: a região de mergulho ao redor de buracos negros, onde a matéria deixa de orbitar e é atraída para dentro do buraco negro a velocidades próximas à da luz.
Para entender a importância dessa descoberta, é crucial saber o que é a região de mergulho. Quando qualquer matéria chega muito perto de um buraco negro, ela é despedaçada pelas forças gravitacionais extremas e forma um disco de acreção, um anel de matéria orbitando o buraco negro. A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que deve existir um limite interno neste disco de acreção. Além desse limite, a matéria não pode mais orbitar, mergulhando então diretamente no buraco negro, acelerando rapidamente até quase a velocidade da luz.
Pela primeira vez, astrônomos conseguiram observar essa região de mergulho. Eles identificaram evidências ao redor de um buraco negro em um sistema binário chamado MAXI J1820+070, situado a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. Utilizando dados do telescópio de raios-X Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), os pesquisadores construíram modelos da luz emitida pelo disco de acreção do buraco negro, que só se ajustaram aos dados quando incluíram a luz emitida pela matéria na região de mergulho, além da luz do disco de acreção.
Andrew Mummery, da Universidade de Oxford, comparou a descoberta com observar um rio que se transforma em cachoeira. Antes, os cientistas só conseguiam ver o “rio” – a matéria orbitando no disco de acreção, e agora, eles conseguiram um vislumbre da “cachoeira” – a matéria mergulhando no buraco negro. Se a teoria de Einstein estivesse errada, a matéria permaneceria em órbita até o horizonte de eventos, onde a gravidade é tão forte que nem a luz pode escapar. Contudo, a observação da região de mergulho sugere que Einstein estava, de fato, correto.
Clica aqui para ver a descoberta de um buraco negro gigante!
Medindo a rotação de um buraco negro
Essa descoberta também pode ajudar a resolver um problema de longa data na astronomia de raios-X. Observações anteriores indicavam que os buracos negros pareciam estar girando mais rápido do que a teoria previa. A rotação de um buraco negro e o brilho da região ao seu redor estão interligados, portanto, a luz adicional da região de mergulho poderia alinhar essas observações com as previsões teóricas.
Medir a rotação de buracos negros com mais precisão pode responder a muitas perguntas na astrofísica. A rotação de um buraco negro nos dá informações valiosas sobre a sua formação e evolução, além de nos permitir explorar a natureza da gravidade e do espaço-tempo. As regiões de mergulho estão entre as áreas mais extremas do universo observável e estudar essas regiões pode revelar novos aspectos da física fundamental.
A matéria na região de mergulho está em uma órbita instável, acelerando rapidamente em direção ao buraco negro. Como Mummery explicou, mesmo que essa matéria tivesse um foguete, ela estaria condenada – suas órbitas se tornaram instáveis e ela está rapidamente acelerando em direção à velocidade da luz. Essa situação é comparável à água caindo de uma cachoeira: uma vez que a água ultrapassa o ponto de queda, não há retorno.
Os pesquisadores agora estão focados em fazer mais observações dessas “cachoeiras cósmicas” para entender melhor as condições nesses locais extraordinários. Cada nova descoberta na região de mergulho de um buraco negro pode nos ajudar a decifrar mais segredos da própria natureza do universo.
Além de validar a previsão da teoria da relatividade geral de Einstein, a confirmação da existência da região de mergulho ao redor de buracos negros abre novas possibilidades para investigações profundas no campo da astrofísica. Observações futuras prometem aprofundar nosso entendimento sobre esses enigmas cósmicos e possivelmente revelar mais sobre a estrutura fundamental do espaço-tempo.
Fonte: NewScientist
