Pela primeira vez, os cientistas detectaram luz por trás de um buraco negro, cumprindo uma previsão enraizada na teoria geral da relatividade 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 luzes brilhantes não são estranhas porque, embora a luz não possa escapar de um buraco negro, a imensa gravidade ao redor pode aquecer o material a milhões de graus. Isso pode liberar ondas de rádio e raios-X. Às vezes, essa matéria superaquecida é lançada no espaço por jatos rápidos – incluindo raios-X e raios gama.
Mas Wilkins notou flashes menores de raios-X que ocorreram depois e eram de cores diferentes – e eles estavam vindo do outro lado do buraco negro.
Wilkins, autor do estudo e cientista pesquisador do Instituto Kavli de Física de Partículas e Cosmologia da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional de Aceleração SLAC, disse em um comunicado.
No entanto, a estranha natureza do buraco negro tornou a observação possível.
“A razão pela qual podemos ver isso é porque um buraco negro está distorcendo o espaço, curvando a luz e envolvendo campos magnéticos em torno de si mesmo”, disse ele.
“Cinquenta anos atrás, quando os astrofísicos começaram a especular sobre como o campo magnético se comportaria perto de um buraco negro, eles não tinham ideia de que um dia poderíamos ter as técnicas para observá-lo diretamente e ver a teoria geral da relatividade de Einstein em ação”, disse ele . Roger Blandford, co-autor do estudo e professor Luke Blossom na Faculdade de Humanidades e Ciências e Professor de Física na Universidade de Stanford, disse em um comunicado.
A teoria de Einstein, ou a ideia de que a gravidade é uma questão que distorce o espaço-tempo, persistiu por cem anos com novas descobertas astronômicas.
Alguns buracos negros contêm um halo, ou anel de luz brilhante que se forma ao redor do buraco negro quando a matéria cai nele e aquece a temperaturas extremas. Esta luz de raios-X é uma forma pela qual os cientistas podem estudar e mapear os buracos negros.
Quando o gás cai em um buraco negro, ele pode subir a milhões de graus. Esse aquecimento intenso faz com que os elétrons se separem dos átomos, resultando em um plasma magnético. As fortes forças gravitacionais do buraco negro fazem com que esse campo magnético se arqueie bem acima do buraco negro e gire até quebrar.
Isso não é diferente da coroa solar ou da atmosfera externa quente. A superfície do Sol é coberta por campos magnéticos, fazendo com que anéis e plumas se formem ao interagir com partículas carregadas na coroa solar. É por isso que os cientistas se referem ao anel ao redor dos buracos negros como um halo.
“Este campo magnético que fica restrito e depois captura perto do buraco negro aquece tudo ao seu redor e produz esses elétrons de alta energia que passam a produzir raios-X”, disse Wilkins.
Enquanto estudava os flashes de raios-X, Wilkins observou flashes menores. Ele e seus colegas pesquisadores perceberam que as explosões maiores de raios-X foram refletidas e “curvadas ao redor do buraco negro na parte de trás do disco”, permitindo que vejam o outro lado do buraco negro.
“Há alguns anos venho construindo previsões teóricas de como esses ecos podem soar para nós”, disse Wilkins. “Eu já os tinha visto na teoria que estava desenvolvendo, então assim que os vi nas observações do telescópio, fui capaz de descobrir a conexão.”
As observações foram feitas usando dois telescópios de raios-X baseados no espaço: NuSTAR da NASA e XMM-Newton da Agência Espacial Europeia.
Mais monitoramento será necessário para entender a coroa do buraco negro, 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 jamais tivemos em um telescópio de raios-X e nos permitirá obter imagens de alta resolução em tempos de observação muito mais curtos”, disse Wilkins. “Portanto, a imagem que estamos começando a obter dos dados no momento ficará muito mais clara com esses novos observatórios.”