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ASTRÓNOMOS DESCOBREM QUE BURACO NEGRO GIRA MUITO INCLINADO EM RELAÇÃO À SUA ÓRBITA
1 de março de 2022

 


Impressão de artista do sistema binário de raios-X MAXI J1820+070 contendo um buraco negro (pequeno ponto negro no centro do disco gasoso) e uma estrela companheira. Um jato estreito é dirigido ao longo do eixo de rotação do buraco negro, que está fortemente desalinhado em relação ao eixo de rotação da órbita.
Crédito: R. Hynes

 

Os astrónomos encontraram um buraco negro que desafia os modelos teóricos atuais para a formação destes objetos compactos, utilizando telescópios no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Ilhas Canárias). Os resultados foram publicados na revista Science.

As observações, por esta equipa de investigadores, liderada pela Universidade de Turku (Finlândia) com participação do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), encontra uma diferença de mais de 40 graus entre o eixo da órbita do binário de raios-X MAXI J1820+070 e o eixo de rotação do buraco negro. A existência de um buraco negro neste sistema binário foi descoberta anteriormente por uma equipa de investigadores do IAC com observações utilizando o GTC (Gran Telescopio Canarias) e o Telescópio William Herschel do Grupo de Telescópios Isaac Newton, ambos no Observatório Roque de los Muchachos.

Muitas vezes, para os sistemas com objetos mais pequenos em órbita de um corpo massivo central, o próprio eixo de rotação deste corpo está muito alinhado com o eixo de rotação dos seus satélites. Isto também é verdade para o nosso Sistema Solar: os planetas orbitam em torno do Sol num plano, que coincide aproximadamente com o plano equatorial do Sol. A inclinação do eixo de rotação do Sol em relação ao eixo orbital da Terra é de apenas sete graus.

"A expetativa de alinhamento, em grande medida, não se mantém para objetos bizarros como os binários de raios-X (com um buraco negro)," diz Juri Poutanen, professor de astronomia na Universidade de Turku e autor principal da publicação. E acrescenta: "Os buracos negros nestes sistemas foram formados como resultado de um cataclismo cósmico - o colapso de uma estrela massiva. Agora vemos o buraco negro a arrastar matéria da estrela companheira mais leve em órbita. Vemos radiação no visível e em raios-X como o último suspiro do material em queda, e também emissão rádio dos jatos relativistas expelidos do sistema."

Ao observar o sinal destes jatos, os investigadores conseguiram fazer uma estimativa muito precisa da direção do eixo de rotação do buraco negro. Cerca de um ano após a sua identificação, com o instrumento MAXI situado na Estação Espacial Internacional, a quantidade de gás que cai no buraco negro começou a diminuir e o sistema desvaneceu-se. A partir daí, uma parte significativa da emissão provém da estrela companheira. Ao estudar esta estrela com o GTC usando espectroscopia, foi possível medir a inclinação da sua órbita e verificou-se que era praticamente a mesma que a inclinação do jato.

"Para estabelecer a orientação espacial da órbita também precisamos de conhecer a posição angular do binário no plano do céu," explica Manuel Pérez Torres, investigador do IAC e coautor do artigo. "Esta medição foi obtida através do estudo da polarização da radiação emitida pelo binário. Esta informação, combinada com resultados anteriores, deu-nos uma imagem detalhada da estrutura do binário e da orientação 3D dos seus componentes, levando à descoberta de um buraco negro que gira, surpreendentemente, muito inclinado em relação à sua órbita.

Os resultados publicados na revista Science abrem perspetivas interessantes para estudos da formação de buracos negros e da evolução de tais sistemas, uma vez que esse desalinhamento extremo é difícil de obter em muitos cenários de formação de buracos negros e evolução binária.

"A diferença de mais de 40 graus entre o eixo orbital e a rotação do buraco negro foi completamente inesperada. Os cientistas assumiram frequentemente que esta diferença é muito pequena quando modelaram o comportamento da matéria num espaço-tempo curvo em torno de um buraco negro. Os modelos atuais já são realmente complexos e agora as novas descobertas obrigam-nos a acrescentar-lhes uma nova dimensão," afirma Poutanen.

Antes da escrita deste artigo científico, uma equipa de astrofísicos liderada pelo investigador do IAC Manuel Pérez Torres tinha confirmado a presença de um buraco negro e derivado a inclinação da órbita com dados também obtidos em La Palma, com o GTC e com o Telescópio William Herschel.

Contudo, as observações-chave para o presente estudo foram feitas com o Telescópio Liverpool e com o instrumento DIPol-UF no NOT (Nordic Optical Telescope), que pertence às Universidades de Turku (Finlândia) e Aarhus (Dinamarca), ambos no Observatório Roque de los Muchachos, La Palma.

 

 

// IAC (comunicado de imprensa)
// Universidade de Turku (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science)

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Binário de raios-X de baixa massa:
Wikipedia

Buraco negro de massa estelar:
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GTC (Gran Telescopio Canarias):
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WHT (William Herschel Telescope):
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ING (Isaac Newton Group of Telescopes):
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NOT (Nordic Optical Telescope):
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Observatório Roque de los Muchachos:
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MAXI:
Wikipedia

 
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