Um buraco negro supermassivo é uma estrutura cósmica com uma massa entre um milhão e um bilhão de vezes a do nosso sol. Isso é o que acredita-se que tenha no centro de muitas galáxias.
Agora, um novo estudo baseado em simulações de computador trouxe informações que podem explicar o fenômeno de quasares que mudam de aparência. Quasares são núcleos galácticos onde poeira e gás caem em um buraco negro e liberam brilhantes explosões de radiação eletromagnética, e curioso é que eles podem escurecer e iluminar-se rapidamente, em questão de meses, algo realmente intrigante, considerando as escalas massivas envolvidas.
Os dados mais recentes vêm de uma simulação de computador. Essa simulação sugere que buracos negros supermassivos podem consumir as partes internas de seus discos de acreção em um período muito mais curto do que se pensava anteriormente – estamos falando de meses a anos, em vez de séculos a milênios.
Só pra não deixar nada passar: Um disco de acreção é uma estrutura em forma de disco composta de matéria – geralmente gás e poeira – que orbita um corpo celestial central, no nosso caso aqui, um buraco negro. Esse disco é formado quando a matéria próxima é atraída para o buraco negro devido à sua intensa gravidade.
Nick Kaaz, líder do estudo e estudante de pós-graduação em astrofísica na Universidade Northwestern, destaca que algo estranho acontece que apaga a luz, e depois, de alguma forma, ela se acende novamente em um período muito curto para um buraco negro supermassivo. Desvendar esse mistério pode nos ajudar a compreender como esses gigantes no centro das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea, se formaram e cresceram.
No passado, os modelos sobre buracos negros tinham suas limitações. Kaaz aponta que estes modelos iniciais supunham que um buraco negro e seu disco de acreção estariam alinhados, ou seja, ambos existiriam no mesmo plano e girariam na mesma direção. Mas, com o avanço da ciência e da tecnologia, as simulações de computador hoje são realmente potentes, permitindo aos cientistas explorar questões mais complexas.
O método utilizado para alcançar estas descobertas é tão impressionante quanto os próprios resultados. A equipe de pesquisa utilizou o Summit do Oak Ridge National Laboratory, um dos supercomputadores mais poderosos do mundo, criando um modelo tridimensional de um buraco negro com um disco de acreção inclinado. Em vez de girar suavemente, este disco se comporta de forma desequilibrada.
Observando a simulação de um buraco negro
E aqui entra a física: as forças que dirigem a rotação são mais fortes perto do buraco negro e mais fracas à distância, o que significa que há uma tendência natural para o disco se despedaçar, no entanto, forças como o atrito e campos magnéticos agem para mantê-lo coeso.
Este verdadeiro cabo de guerra em escala galáctica faz com que o próprio espaço-tempo se deforme, e por causa dessa deformação, que se intensifica perto do horizonte de eventos (ponto de não retorno de um buraco negro), o disco de acreção começa a se despedaçar, separando discos internos e externos, que então colidem violentamente, e o material do disco interno é empurrado para o buraco negro pela força do disco externo.
Esse processo pode ser a chave para entender os quasares que mudam de aparência. Kaaz sugere que isso é algo novo e pode ser a resposta para este enigma observacional.
Vicente Valenzuela-Villaseca, investigador de pós-doutorado e físico de plasma na Universidade de Princeton, que não esteve envolvido no estudo, também oferece sua perspectiva. Ele cria discos de acreção de buraco negro em seu laboratório usando plasma, ou gás carregado. Ele considera que sua equipe poderia perturbar o disco simulado de acreção para tentar recriar a dinâmica encontrada por Kaaz.
Valenzuela-Villaseca também aponta para a relação entre a massa de um buraco negro supermassivo e sua galáxia, apontando que eles parecem co-evoluir. Kaaz concorda e destaca a importância de entender suas dinâmicas para responder questões sobre suas origens.
Além disso, buracos negros menores, tipicamente entre três e 20 vezes a massa do sol, também podem apresentar discos de acreção instáveis e dinâmicas semelhantes. Kaaz diz que o objetivo é continuar a tentar entender e catalogar o que observamos no céu noturno.
Em resumo: o que intriga a astronomia, esses quasares que parecem mudar de aparência, piscando, parece poder ser explicado pelo próprio tecido do espaço-tempo ao redor de um buraco negro, que pode se deformar de tal forma que o disco de acreção começa se despedaçar, levando a intensas colisões entre as partes internas e externas do disco. Parte desse material é sugado pelo buraco negro, fazendo o quasar mudar de brilho.
Graças à combinação da observação de quasares com simulações avançadas de um buraco negro supermassivo, estamos começando a entender essas súbitas variações de luminosidade e a desvendar ainda mais segredos do nosso incrível universo.
Fonte: Scientific American
