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Traduzindo: Spin rate of black holes pinned down

Ritmo do giro de buracos negros estabelecido
O cálculo oferece uma forma de investigar a evolução galática.

Por Eugenie Samuel Reich

Raios-X emitidos pelos discos de matéria indicam a velocidade na qual um buraco negro supermassivo gira. JPL-CALTECH/NASA

Raios-X emitidos por discos de matéria indicam a velocidade na qual um buraco negro supermassivo gira.
JPL-CALTECH/NASA

Buracos negros podem ser descritos por apenas duas características fundamentais: massa e giro. Astrônomos têm sido capazes de medir as massas dos objetos por décadas, procurando por efeitos gravitacionais nas órbitas de estrelas próximas. Mas medir o giro, que registra o momentum angular da matéria que cai nos buracos, provou ser complicado, particularmente para os buracos negros supermassivos que ficam nos centros das galáxias. Nenhuma luz emana dos horizontes do evento do giro dos buracos negros, então os astrônomos procuram por substitutos que emitem raios-X, como os discos de matéria que alimentam alguns buracos.

Tais medições indiretas do giro foram feitas para 19 buracos negros supermassivos cujas massas são bem conhecidas (ver o quadro). Em 29 de julho, astrônomos relataram ter calculado o giro de outro buraco negro supermassivo, usando uma técnica nova que, apesar de não provada, fornece um modo alternativo de abordar a grandeza esquiva. “Há um número significativo de nós que pensa que estamos obtendo um indicativo coerente do giro do buraco negro”, diz Andrew Fabian, astrônomo da Universidade Cambridge, Reino Unido.

Alguns buracos negros supermassivos giram a mais de 90% da velocidade da luz, sugerindo que ganharam sua massa através de enormes fusões galáticas. Eixo vertical: Ritmo do giro (% da vel. da luz); eixo horizontal: Massa do buraco negro (milhões de massas solares). Fonte: Christopher Reynolds, Univ. de Maryland.

O método convencional usado para medir o giro data de 1995, apesar de ele ter sido controverso até recentemente. Ele depende da detecção de raios-X emitidos da corona, um halo esférico de gás quente e ionizado que se localiza acima e abaixo do plano do disco de acreção. Alguns desses raios-X são expelidos do disco e viajam em direção à Terra. Neles, os astrônomos podem, por vezes, discernir uma linha de emissão característica do ferro. Quanto maior o giro do buraco negro, mais perto o disco de acreção pode ficar do horizonte de evento do buraco negro, e mais a gravidade forte pode distorcer a linha do ferro, espalhando-a por um amplo espectro de energias de raio-X.

O ceticismo quanto ao método está começando a se retirar. Em fevereiro, astrônomos publicaram cálculos de giro que usaram dados da missão NuSTAR, da NASA, que foi lançada ano passado. O líder do estudo, Guido Risaliti, astrônomo do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts [Estados Unidos], diz que a NuSTAR dá acesso a raios-X de energia mais elevada, o que permitiu a pesquisadores esclarecer a influência da gravidade do buraco negro na linha do ferro. Esses raios são menos suscetíveis do que os raios-X de menor energia à absorção por nuvens de gás entre o buraco negro e a Terra, o que, especulou-se, seria a causa real da distorção.

No estudo mais recente, astrônomos calcularam o giro mais diretamente. Eles encontraram um buraco negro a 150 milhões de parsecscom uma massa de 10 milhões de vezes a do Sol. Utilizando o satélite XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, focaram não a linha do ferro, mas raios-X de menor energia mais débeis emitidos diretamente do disco de acreção. A forma espectral desses raios-X oferece informações indiretas quanto à temperatura da parte mais profunda do disco — e a temperatura desse material está, por sua vez, relacionada com a distância do horizonte de evento e com a velocidade na qual o buraco negro gira. Os cálculos sugerem que, no máximo, o buraco negro gira a 86% da velocidade da luz.

A líder do estudo, Chris Done, astrônoma da Universidade Durham, Reino Unido, acha que seu resultado põe em dúvida medições de giro feitas usando-se a linha do ferro. porque esses resultados tendem a chegar acima de 90%. “Estamos no extremo do que podemos fazer”, ela diz. “Temos diferentes métodos e gostaríamos que eles concordassem”. Outros argumentam que as diferenças nos resultados podem refletir uma variação genuína entre buracos negros supermassivos, e sugerem que o giro pode variar com a massa, ou ao longo do tempo cósmico.

Muito está em jogo. Se os giros dos buracos negros supermassivos são tão altos quanto alguns encontraram usando a linha do ferro, então esses buracos negros provavelmente se formaram de raras e enormes fusões entre galáxias em colisão, nas quais uma grande quantidade de material cai no buraco negro central de uma direção. Se os giros forem mais baixos, como Done sugere, então os buracos negros podem ter se formado a partir de várias fusões menores, pedaços de material vindos de diversas direções. A distribuição dos giros de buracos negros poderia, portanto, informar aos pesquisadores a história da evolução galática, particularmente se os astrônomos puderem tabelar a mudança no giro durante o tempo cósmico observando buracos negros cada vez mais distantes.

Astrônomos também querem entender se os giros propulsam os jatos de material que são expelidos de alguns buracos negros. Porém, não podem se dirigir a estas questões enquanto a discordância quanto às técnicas de medição do giro persevera, diz Risaliti. Ele está otimista de que futuras observações de raio-X resolverão a controvérsia. “Há muito pela frente, mas este é o começo”, diz ele.

*parsec: unidade de comprimento usada na astronomia. Cada parsec (símbolo, pc) equivale a 30.857×1012 km, 206.26×103 UA, ou 3.26156 anos-luz.

Fonte: Nature

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This entry was posted on 6 de Agosto de 2013 by in Astronomia, Física and tagged , , , , , , , , , , , .

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