Cientistas revelaram pela primeira vez o formato da coroa de um buraco negro

Durante os eclipses solares, vemos a coroa solar – um halo brilhante ao redor da Lua, obscurecendo o Sol nesses momentos. Ela brilha na atmosfera externa rarefeita de uma estrela com densidade de vácuo e temperatura de milhões de graus – a coroa do Sol. Os buracos negros devem ter uma coroa própria, mas é quase impossível vê-la, mas é possível detectar a sua presença e determinar a sua forma.

Representação artística do disco de acreção de um buraco negro. Fonte da imagem: NASA

As pesquisas pela coroa de um buraco negro ajudarão a determinar os tipos de quasares – núcleos galácticos ativos. Um buraco negro não é um objeto que pode ser visto através de um telescópio e tirar conclusões sobre o que você vê. A rigor, os buracos negros ainda são uma hipótese. Não é por acaso que, ao atribuir o Prémio Nobel da Física de 2020 pela descoberta de um buraco negro no centro da nossa galáxia, o comité escreveu cuidadosamente sobre a descoberta de um “objecto astrofísico compacto” em vez de um buraco negro. A coroa de um buraco negro é um fenômeno ainda mais efêmero do que a existência dos próprios buracos negros.

Onde está a coroa dos buracos negros? Sabe-se que os buracos negros são cercados por matéria, que forma um disco ou toro no plano de rotação do buraco. Quanto mais próxima a matéria estiver do horizonte de eventos do buraco negro, mais rápido ela gira no disco e mais ela aquece devido ao atrito e à gravidade. Esta já é uma zona de acreção da qual a matéria cai no buraco negro. E em algum lugar na sua borda interna a substância se transforma em plasma aquecido a bilhões de graus. Este plasma superaquecido é a coroa do buraco negro. Outra coisa é que detectá-lo e determinar sua forma acabou sendo difícil.

Se o disco de acreção for direcionado para nós com seu plano, então a radiação da coroa na forma de raios X se perde na radiação geral do buraco negro (na verdade, na radiação do disco de acreção, porque nenhuma luz sai do horizonte de eventos do buraco negro). Ao olhar para o disco de acreção lateralmente, a luz de sua região central é bloqueada por material mais frio nas bordas. Mas, como se viu, não no caso de uma coroa de buraco negro. A radiação de raios X do plasma corona revelou-se capaz de ser refletida no “donut” do disco de gás e poeira ao redor do buraco negro, de modo a atingir um observador na Terra, mesmo quando visto da extremidade.

Os cientistas estudaram uma dúzia desses buracos negros escurecidos, incluindo Cygnus X-1 e X-3 na Via Láctea e LMC X-1 e X-3 na Grande Nuvem de Magalhães, usando dados do Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA. ) e descobriu que em todos os casos a geometria e o comportamento da coroa dos buracos negros são os mesmos. Com base nisso, a geometria e a física da coroa deveriam ser as mesmas tanto para buracos negros de massa estelar quanto para buracos negros supermassivos. Isto significa que mais dados podem ser coletados, inclusive sobre quasares, que geralmente são muito brilhantes, o que por si só é um obstáculo para estudá-los, e qualquer novo método de pesquisa será útil.