Vento é detectado em erupção de buraco negro no infravermelho pela primeira vez

Por Daniele Cavalcante | 31 de Agosto de 2020 às 13h25
Gabriel Pérez Díaz/SMM

Uma equipe de pesquisadores descobriu ventos contínuos em infravermelho — portanto, invisíveis ao olho humano — durante a erupção de um buraco negro de massa estelar. Essa descoberta foi feita quando os cientistas observaram e estudaram o comportamento de um sistema binário de raio-X e percebeu a emissão transiente da radiação. Muitos termos complicados? Calma, a gente explica!

Antes, alguns conceitos importantes

Conceito de um sistema binário de raio-X (Imagem: ESA/NASA/Felix Mirabel)

Primeiro, vamos falar do buraco negro em si. Ele é parte de um sistema binário chamado MAXI J1820+070, localizado em nossa galáxia, a Via Láctea, a cerca de 10.000 anos-luz da Terra, com massa cerca de oito vezes a do Sol. Grande, mas não tanto quando um buraco negro supermassivo, então é relativamente comum. Mas se ele é um sistema binário, significa que há um objeto companheiro — neste caso, trata-se de uma estrela com cerca de metade da massa do Sol. Como a estrela tem massa bem inferior, ela é quem orbita seu “irmão”, o buraco negro.

Já os binários de raio-X, são uma classe de objetos binários que são muito luminosos em… isso mesmo, em raios X. Essa radiação é produzida por causa de alguma matéria caindo de um componente do sistema para o outro. Normalmente, esses binários são compostos por uma estrela normal e uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Então, a estrela, que costuma ficar bem perto do buraco negro — mas não perto o suficiente para ser totalmente engolida por ele — tem boa parte do seu material sugada pelo companheiro.

Ao cair no campo gravitacional do buraco negro, essa matéria forma um disco plano que gira ao redor do misterioso objeto invisível, do qual nem mesmo a luz escapa. Mas ali, no disco de material circundante em alta velocidade, as coisas ainda não são sugadas, e estão relativamente seguras, embora ficando cada vez mais quente por causa da aceleração. Este disco é conhecido como disco de acreção.

Bem, o MAXI J1820+070 é um binário de raio-X como o descrito acima, mas ainda precisamos de uma sub-classe para entendê-lo melhor: nesse caso específico, trata-se de um emissor transitório de raio-X (também conhecidos como novas de raios X). Isso significa que o MAXI J1820+070 tem uma taxa de emissão de raios X inicialmente bem fraca, tão fraca que não pode ser vista aqui da Terra. Mas, de alguma forma, ela transita para um tipo de erupção que leva o disco de acreção a uma temperatura de 1 milhão, ou até mesmo 10 milhões de graus Kelvin. Essas erupções podem durar de semanas a vários meses.

E aí, o sistema binário brilha intensamente.

A descoberta dos ventos em infravermelho

Imagem: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Bem, a equipe de pesquisadores do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que estudava o sistema MAXI J1820+070 detectou, pela primeira vez na história, a emissão infravermelha constante dos ventos produzidos durante a erupção de um buraco negro em um sistema do tipo descrito acima. Antes disso, essas erupções haviam sido detectadas apenas em outras faixas de comprimento de onda.

Com isso, os cientistas têm agora as primeiras evidências de que os ventos acontecem, e são permanentes durante a evolução da emissão transitória de raio-X, seja durante a fase de emissões fracas, seja durante as explosões intensas. Para os pesquisadores, trata-se de um grande passo para entender com mais exatidão os processos exatos que levam à criação de discos de acreção em buracos negros de massa estelar — coisa que ainda é um mistério para a ciência.

De acordo com Javier Sánchez Sierras, principal autor do artigo, esse mistério pode ser resolvido com a ajuda da nova descoberta. Para ele, “os binários de raios-X são laboratórios de física que a natureza nos fornece para o estudo de objetos compactos e do comportamento da matéria ao seu redor”. Então, é uma ótima notícia que os ventos agora podem ser melhor estudados. Teo Muñoz Darias, co-autor do artigo, explica que esse estudo “é a chave para entender os processos de acreção, porque os ventos podem expelir ainda mais matéria do que a acumulada pelo buraco negro”.

No estudo, a equipe conseguiu mostrar ventos infravermelhos durante os estados de acreção forte e suave do sistema binário, apresentando assim um quadro completo da evolução até que a erupção atingisse seu nível mais alto. Os pesquisadores também demonstraram que o vento atinge velocidades de até 1800 km/s. Os resultados também revelam que “o vento é o mesmo para os dois casos, mas sua visibilidade muda o comprimento de onda durante a evolução da erupção”. Isso indica que o sistema estaria perdendo massa e momento angular durante o processo de erupção, de acordo com Muñoz Darias.

Fonte: Phys.org

Gostou dessa matéria?

Inscreva seu email no Canaltech para receber atualizações diárias com as últimas notícias do mundo da tecnologia.