Os astrónomos utilizaram o Chandra para determinar a rotação do buraco negro supermassivo no quasar H1821+643. Este é o buraco negro mais massivo - que tem entre 3 e 30 mil milhões de massas solares - a ter uma medição precisa desta propriedade fundamental. Estas imagens de H1821+643 mostram raios-X pelo Chandra juntamente com dados no rádio pelo VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation) e uma imagem ótica pelo telescópio PanSTARRS no Hawaii. O buraco negro supermassivo está localizado no ponto brilhante no centro da emissão rádio e raios X. Está a girar a apenas metade da velocidade daqueles com uma massa inferior, dando pistas de como este e outros como ele podem ter crescido e evoluído.
Crédito: raios-X - NASA/CXC/Universidade de Cambridge/J. Sisk-Reynés et al.; rádio - NSF/NRAO/VLA; ótico - PanSTARRS
Os astrónomos fizeram uma medição recorde da rotação de um buraco negro, uma das duas propriedades fundamentais dos buracos negros. O Observatório de raios-X Chandra da NASA mostra que este buraco negro está a girar mais lentamente do que a maioria dos seus primos mais pequenos.
Este é o buraco negro mais massivo com uma medição precisa da rotação e dá pistas sobre como alguns dos maiores buracos negros do Universo crescem.
Os buracos negros supermassivos contêm milhões ou até mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Os astrónomos pensam que quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo no seu centro. Embora a existência de buracos negros supermassivos não esteja em disputa, os cientistas ainda estão a trabalhar para compreender como crescem e evoluem. Uma informação crítica é a rapidez com que os buracos negros estão a girar.
"Cada buraco negro pode ser definido por apenas dois números: a sua rotação e a sua massa," disse Julia Sisk-Reynes do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge no Reino Unido, que liderou o novo estudo. "Embora isso pareça bastante simples, a determinação destes valores para a maioria dos buracos negros tem provado ser incrivelmente difícil."
Para este resultado, os investigadores observaram raios-X que ricocheteavam de um disco de material que gira em torno do buraco negro num quasar conhecido como H1821+643. Os quasares contêm buracos negros supermassivos de crescimento rápido que geram grandes quantidades de radiação numa pequena região em torno do buraco negro. Localizado num enxame galáctico a cerca de 3,4 mil milhões de anos-luz da Terra, o buraco negro de H1821+643 tem entre três e 30 mil milhões de massas solares, o que o torna um dos mais massivos conhecidos. Em contraste, o buraco negro supermassivo no centro da nossa Galáxia tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol.
As fortes forças gravitacionais perto do buraco negro alteram a intensidade dos raios-X em diferentes energias. Quanto maior for a alteração, mais próxima a orla interna do disco deve estar do ponto de não retorno do buraco negro, conhecido como horizonte de eventos. Uma vez que um buraco negro giratório arrasta espaço com ele e permite que a matéria orbite mais perto do que é possível para um buraco negro que não gira, os dados de raios-X podem mostrar a rapidez com que o faz.
"Descobrimos que o buraco negro em H1821+643 gira a cerca de metade da velocidade que a maioria dos buracos negros com massas entre mais ou menos um e dez milhões de sóis," disse o coautor Christopher Reynolds, também do Instituto de Astronomia da mesma universidade. "A questão para um milhão de dólares é: porquê?"
A resposta pode estar na forma como estes buracos negros supermassivos crescem e evoluem. Esta rotação relativamente lenta apoia a ideia de que os buracos negros mais massivos como o de H1821+643 realizam a maior parte do seu crescimento através da fusão com outros buracos negros, ou através do gás que é puxado para dentro em direções aleatórias quando os seus grandes discos são perturbados.
É provável que os buracos negros supermassivos que crescem desta forma sofram muitas vezes grandes mudanças de rotação, incluindo uma diminuição ou empurrões na direção oposta. A previsão é, portanto, que os buracos negros mais massivos devem ser observados a ter uma gama mais ampla de rotações do que os seus parentes menos massivos.
Por outro lado, os cientistas esperam que os buracos negros menos massivos acumulem a maior parte da sua massa a partir de um disco de gás que gira à sua volta. Dado que se espera que tais discos sejam estáveis, a matéria que entra aproxima-se sempre de uma direção que fará os buracos negros girarem mais rapidamente até atingirem a velocidade máxima possível, que é a velocidade da luz.
"A rotação moderada para este objeto ultramassivo pode ser uma evidência da história violenta e caótica dos maiores buracos negros do Universo," disse o coautor James Matthews, também do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge. "Pode também dar uma ideia do que irá acontecer ao buraco negro supermassivo na nossa Galáxia daqui a milhares de milhões de anos, quando a Via Láctea colidir com Andrómeda e outras galáxias."
Este buraco negro fornece informações que complementam o que os astrónomos aprenderam sobre os buracos negros supermassivos vistos na nossa Galáxia e em M87, que foram fotografados com o EHT (Event Horizon Telescope). Nesses casos, as massas dos buracos negros são bem conhecidas, mas a rotação não é.
O artigo científico que descreve estes resultados de Sisk-Reynes e colaboradores aparece na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.
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