Os buracos negros têm “batidas cardíacas” e os astrónomos descobriram a sua natureza

Uma pequena fração dos buracos negros conhecidos emite sinais de raios X que se assemelham aos batimentos cardíacos humanos. Cientistas chineses em um novo estudo podem ter encontrado uma explicação para esse estranho fenômeno.

Absorção de matéria por um buraco negro no objeto Cygnus X-1. Fonte da imagem: icrar.org

Os buracos negros, embora não sejam objetos vivos, podem ter batimentos cardíacos próprios se consumirem grandes volumes de gás. E os autores de um novo estudo tentaram compreender esse processo. Quando um buraco negro está em um sistema binário, ou seja, compartilhando uma órbita com uma estrela, ele puxa gás de sua companheira. Quando isso acontece, o gás é comprimido e aquecido a temperaturas extremamente altas, emitindo intensos raios X. Este processo, por exemplo, ajudou a identificar buracos negros em Cygnus X-1, uma das fontes de raios X mais brilhantes do céu.

Durante esta intensa absorção de matéria, que pode durar milhares ou mesmo milhões de anos, às vezes pode ocorrer uma ejeção colossal – uma explosão repentina de raios X causada pelo rápido consumo de grandes quantidades de matéria de uma só vez. Incorporado nessa explosão está um pulso regular de atividade, que os cientistas comparam a um batimento cardíaco porque seu padrão se assemelha a um ECG humano, com um aumento lento, um declínio rápido e depois um retorno ao normal.

Astrónomos do Laboratório Principal de Astrofísica de Partículas da Academia Chinesa de Ciências, em Pequim, estudaram a última explosão deste tipo e descreveram o processo que pode estar a alimentá-la. Esta explosão foi produzida pelo buraco negro IGR J17091-3624 a uma distância de 28.000 anos-luz da Terra – os dados foram obtidos usando os telescópios Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) e Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) em 2022. No flash brilhante, os astrônomos encontraram evidências claras de um sinal semelhante a um batimento cardíaco. Ao estudar suas propriedades, chegaram à conclusão de que esses tipos de pulsos são causados ​​por interações e instabilidades na matéria que circunda o buraco negro.

Quando a matéria cai em um buraco negro, ela se comprime e forma um disco fino que gira rapidamente. A borda interna deste disco está inclinada em direção ao horizonte de eventos e o restante brilha na faixa dos raios X. A instabilidade é formada – a radiação do disco interage com a gravidade do buraco negro. Quando ocorre um batimento cardíaco, o disco se fragmenta, perde a conectividade e um grande aglomerado de matéria corre em direção ao buraco negro. Produz radiação intensa, que acaba sendo o início de um batimento cardíaco. Essa radiação aquece o gás, o que impede temporariamente sua queda. O gás então se acalma e o processo se repete, preparando o terreno para outro ciclo de batimentos cardíacos. Tais sinais são extremamente raros – apenas dois buracos negros os mostraram – mas os cientistas esperam continuar a estudar este fenómeno, uma vez que fornece informações valiosas sobre a ligação entre os buracos negros e os seus arredores.