Novos dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA proporcionaram grandes avanços em explicar como uma classe especial de buracos negros pode desligar os jactos a alta-velocidade que produz. Estes resultados sugerem que os buracos negros têm um mecanismo para regular o ritmo a que crescem.

Os buracos negros vêm em muitos tamanhos: os supermassivos, incluindo aqueles em quasares, com massas entre milhões e milhares de milhões a massa do Sol, e os muitos mais pequenos buracos negros de massa-estelar, com massas que variam entre as 7 e as 25 vezes a massa do Sol. Alguns buracos negros de massa-estelar lançam poderosos jactos de partículas e radiação, como observado nos quasares, denominados "micro-quasares".

O novo estudo observou um famoso micro-quasar na nossa própria Galáxia, e suas regiões vizinhas, o horizonte de eventos, ou ponto de não-retorno. Este sistema, GRS 1915+105 (diminutivo GRS 1915), contém um buraco negro com cerca de 14 vezes a massa do Sol, que está a receber material de uma estrela companheira. À medida que o material espirala na direcção do buraco negro, forma-se um disco de acreção.

Este sistema mostra uma variabilidade notavelmente imprevisível e complicada, que varia em escalas de tempo desde segundos até meses, incluindo 14 diferentes padrões de variação. Estas variações são provocadas por uma ligação ainda não muito bem percebida entre o disco e o jacto de rádio observado em GRS 1915.

O Chandra, com o seu espectógrafo, observou GRS 1915 já onze vezes desde o seu lançamento em 1999. Estes estudos revelam que o jacto de GRS 1915 pode ser "estrangulado" periodicamente quando um vento quente, visto em raios-X, é expulso do disco de acreção em torno do buraco negro. Acredita-se que o vento desligue o jacto ao privá-lo de matéria que caso contrário o alimentaria. Reciprocamente, uma vez que o vento diminui, o jacto pode reaparecer.

"Nós pensamos que o jacto e os ventos em torno deste buraco negro estão numa espécie de luta," afirma Joseph Neilsen, estudante licenciado de Harvard e autor principal do artigo, publicado na revista Nature. "Por vezes ganha um, e por razões que não compreendemos inteiramente, por vezes ganha o outro."

Os mais recentes resultados do Chandra também mostram que os ventos e o jacto transportam a mesma quantidade de matéria desde o buraco negro. Isto prova que o buraco negro está de qualquer maneira a regular o seu rácio de acreção, que pode estar relacionado com a alternância entre a expulsão da massa via jacto ou via vento a partir do disco de acreção. A auto-regulação é um tópico comum na discussão de buracos negros supermassivos, mas esta é a primeira clara evidência para os buracos negros de massa-estelar.

"É excitante que estejamos no caminho para explicar dois mistérios de uma só vez: como os jactos dos buracos negros podem desligar-se e também como os buracos negros regulam o seu crescimento," disse Julia Lee, co-autora e professora assistente do departamento de Astronomia do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica. "Talvez os buracos negros se possam auto-regular melhor que os nossos mercados financeiros!"

Embora os micro-quasares e os quasares diverjam em massa por factores de milhões, devem mostrar alguma semelhança no seu comportamento quando as suas muito diferentes escalas são tidas em conta.

"Se os quasares e os micro-quasares se comportam de um modo muito diferente, então temos um grande problema para resolver, porque a gravidade trata-os da mesma maneira," disse Neilsen. "Por isso, o nosso resultado é na realidade muito tranquilizador, porque é mais uma ligação entre estes diferentes tipos de buracos negros."

A escala de tempo para as mudanças no comportamento de um buraco negro devem variar em proporção à massa. Por exemplo, mudanças numa escala de tempo de uma hora em GRS 1915 devem corresponder a cerca de 10.000 anos para um buraco negro supermassivo com mil milhões de vezes a massa do Sol.

"Nós não podemos explorar os buracos negros supermassivos com este nível de detalhe ," disse Lee. "Por isso, podemos aprender muito mais acerca dos buracos negros estudando apenas buracos negros de massa-estelar como este."

Não se sabe o que faz com que o jacto reapareça uma vez que os ventos diminuam, e este permanece um dos grandes mistérios da Astronomia.

"Cada grande observatório, terrestre ou espacial, tem sido usado para estudar este buraco negro durante as últimas duas décadas," afirma Nielsen. "Embora ainda não tenhamos todas as respostas, nós pensamos que o nosso trabalho é um passo na direcção certa."

Os resultados do estudo aparecem na edição de 26 de Março da revista Nature.

Links:

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Chandra (comunicado de imprensa)
Nature (requer subscrição)
Science Daily
PHYSORG.com
Universe Today

Micro-quasar GRS 1915:
Animação (em formato Quicktime)
Wikipedia

Buracos negros supermassivos:
Wikipedia

Buracos negros:
Wikipedia
Aula de Introdução aos Buracos Negros (Universidade de Yale via Google Video)

Chandra:
Página oficial (Harvard)
Página oficial (NASA)
Wikipedia