Astrônomos acabaram de observar um buraco negro girar no espaço-tempo

Nas descobertas relatadas em Avanços da Ciênciaos cientistas descrevem as primeiras observações de um redemoinho em espiral no espaço-tempo ligado a um buraco negro em rotação rápida.

Primeira evidência de arrastamento da moldura do buraco negro

Este fenômeno é chamado de precessão Lense-Thirring ou arrasto de quadro. Refere-se à maneira como um buraco negro em rotação gira o espaço-tempo ao seu redor, puxando matéria próxima, como estrelas, e fazendo com que seus caminhos oscilem.

A equipe de pesquisa foi liderada pelos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, com o apoio da Universidade de Cardiff. Eles se concentraram no AT2020afhd, um evento de perturbação de marés (TDE) onde uma estrela foi destruída por um buraco negro supermassivo.

À medida que a estrela foi destruída, os seus restos formaram um disco giratório em torno do buraco negro. Deste disco, jatos intensos de material foram lançados quase à velocidade da luz.

Uma oscilação cósmica de 20 dias vista em raios X e rádio

Ao rastrear padrões repetidos nos sinais de raios X e rádio do evento, os pesquisadores descobriram que o disco e o jato estavam oscilando juntos. O movimento foi repetido em um ciclo de 20 dias.

Einstein propôs pela primeira vez a ideia por trás deste efeito em 1913, e mais tarde foi colocada em forma matemática por Lense e Thirring em 1918. Estas novas medições apoiam uma previsão chave da relatividade geral e podem ajudar os cientistas a investigar a rotação do buraco negro, a física de acreção e como os jatos se formam.

Cosimo Inserra, leitor da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff e um dos coautores do artigo, disse: “Nosso estudo mostra a evidência mais convincente até agora da precessão de Lense-Thirring – um buraco negro arrastando o espaço-tempo junto com ele, da mesma forma que um pião pode arrastar a água ao seu redor em um redemoinho.

“Este é um verdadeiro presente para os físicos, pois confirmamos previsões feitas há mais de um século. Não só isso, mas estas observações também nos dizem mais sobre a natureza dos TDEs – quando uma estrela é destruída pelas imensas forças gravitacionais exercidas por um buraco negro.

“Ao contrário dos TDEs anteriores estudados, que têm sinais de rádio estáveis, o sinal do AT2020afhd mostrou alterações de curto prazo, que não conseguimos atribuir à libertação de energia do buraco negro e dos seus componentes circundantes. Isto confirma ainda mais o efeito de arrasto nas nossas mentes e oferece aos cientistas um novo método para sondar buracos negros.”

Dados Swift e VLA mais espectroscopia

Para definir o sinal de arrastamento de quadros, a equipe analisou observações de raios X do Observatório Neil Gehrels Swift (Swift) e medições de rádio do Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

Eles também examinaram a composição, estrutura e comportamento do material envolvido por meio de espectroscopia eletromagnética, o que os ajudou a descrever e identificar o efeito.

“Ao mostrar que um buraco negro pode arrastar o espaço-tempo e criar este efeito de arrastar quadros, também estamos a começar a compreender a mecânica do processo,” explica o Dr.

“Portanto, da mesma forma que um objeto carregado cria um campo magnético quando gira, estamos vendo como um objeto massivo em rotação – neste caso um buraco negro – gera um campo gravitomagnético que influencia o movimento das estrelas e de outros objetos cósmicos próximos.

“É um lembrete para nós, especialmente durante a época festiva, enquanto olhamos maravilhados para o céu noturno, que temos ao nosso alcance a oportunidade de identificar objetos cada vez mais extraordinários em todas as variações e sabores que a natureza produziu.”

O artigo, ‘Detecção de co-recessão disco-jato em um evento de ruptura de maré’, é publicado em Avanços da Ciência.