Como é realmente o ambiente em torno de um buraco negro? Os astrônomos estão tendo uma idéia melhor observando a luz que vem do disco de acreção ao redor dos buracos negros. A luz não é constante - ela brilha, cintila e brilha - e essa cintilação fornece insights novos e surpreendentes sobre a quantidade colossal de energia que emana dos buracos negros. Ao mapear quão bem as variações na luz visível correspondem às dos raios X em escalas de tempo muito curtas, os astrônomos mostraram que os campos magnéticos devem desempenhar um papel crucial na maneira como os buracos negros engolem a matéria.
"A rápida oscilação da luz de um buraco negro é mais comumente observada nos comprimentos de onda dos raios X", diz Poshak Gandhi, que liderou a equipe internacional que relata esses resultados. "Este novo estudo é um dos poucos até o momento que também exploram as rápidas variações na luz visível e, o mais importante, como essas flutuações se relacionam com as dos raios X".
As observações acompanharam a cintilação dos buracos negros simultaneamente usando dois instrumentos diferentes, um no chão e outro no espaço. Os dados de raios-X foram obtidos usando o satélite Rossi X-ray Timing Explorer da NASA. A luz visível foi coletada com a câmera de alta velocidade ULTRACAM, um instrumento visitante no Very Large Telescope (VLT) do ESO, gravando até 20 imagens por segundo. O ULTRACAM foi desenvolvido pelos membros da equipe Vik Dhillon e Tom Marsh. "Essas estão entre as observações mais rápidas de um buraco negro já obtidas com um grande telescópio óptico", diz Dhillon.
Para sua surpresa, os astrônomos descobriram que as flutuações de brilho na luz visível eram ainda mais rápidas do que as vistas nos raios-X. Além disso, as variações de luz visível e raio-X não foram simultâneas, mas seguiram um padrão repetido e notável: pouco antes de um raio-X brilhar, a luz visível diminui e depois surge em um flash brilhante por um pequeno tempo. fração de segundo antes de diminuir rapidamente novamente.
Assista a um filme das flutuações.
Nada dessa radiação emerge diretamente do buraco negro, mas dos intensos fluxos de energia da matéria eletricamente carregada em sua vizinhança. O ambiente de um buraco negro está sendo constantemente remodelado por forças concorrentes, como gravidade, magnetismo e pressão explosiva. Como resultado, a luz emitida pelos fluxos quentes de matéria varia de brilho de maneira confusa e aleatória. "Mas o padrão encontrado neste novo estudo possui uma estrutura estável que se destaca em meio a uma variabilidade caótica e, portanto, pode fornecer pistas vitais sobre os processos físicos subjacentes dominantes em ação", diz Andy Fabian, membro da equipe.
A emissão de luz visível das vizinhanças dos buracos negros foi amplamente considerada um efeito secundário, com uma explosão de raios-X primária iluminando o gás circundante que posteriormente brilhou na faixa visível. Mas, se fosse assim, quaisquer variações da luz visível ficariam para trás da variabilidade dos raios X e seriam muito mais lentas para atingir e desaparecer. “A rápida oscilação da luz visível agora descoberta exclui imediatamente esse cenário para os dois sistemas estudados”, afirma Gandhi. "Em vez disso, as variações no raio X e na emissão de luz visível devem ter alguma origem comum e muito próxima do próprio buraco negro".
Campos magnéticos fortes representam o melhor candidato para o processo físico dominante. Atuando como um reservatório, eles podem absorver a energia liberada perto do buraco negro, armazenando-a até que possa ser descarregada como plasma emissor de raios X quente (de vários milhões de graus) ou como fluxos de partículas carregadas que viajam próximo a A velocidade da luz. A divisão da energia nesses dois componentes pode resultar no padrão característico dos raios X e na variabilidade da luz visível.
Artigos sobre esta pesquisa: Aqui e Aqui
Fonte: ESO
