Os astrónomos encontraram a primeira evidência direta de que um buraco negro está em rotação, confirmando mais uma vez a teoria da relatividade de Einstein. A descoberta foi feita através do estudo dos poderosos jatos de energia emitidos por um buraco negro do tamanho do Sistema Solar no centro da galáxia vizinha Messier 87. Este buraco negro, denominado M87, é o mais estudado até hoje e o primeiro a ser fotografado diretamente em 2019.
Os astrofísicos previram há muito tempo que os buracos negros giram, mas até agora a complexidade da visualização de monstros espaciais dificultou a obtenção de evidências. Os pesquisadores publicaram seus resultados em 27 de setembro na revista Nature.
"Depois de obter imagens bem-sucedidas de um buraco negro nesta galáxia usando o telescópio Event Horizon (EHT), a questão de saber se este buraco negro está girando ou não se tornou um grande problema para os cientistas", disse Kazuhiro Hada, astrônomo do Observatório Astronômico Nacional do Japão, em um comunicado. “Agora a expectativa se transformou em confiança. Este buraco negro gigante está realmente girando."
Os buracos negros têm uma atração gravitacional tão poderosa que nada (nem mesmo a luz) pode escapar de suas bocas, mas isso não significa que não possam ser vistos. Isso ocorre porque os buracos negros ativos estão rodeados por discos de acreção - enormes plumas de material arrancadas de nuvens de gás e estrelas que são aquecidas a temperaturas incandescentes por fricção à medida que espiralam para dentro da boca do buraco negro.
Parte desse material é ejetado, formando dois jatos de material quente que viajam a 99,9% da velocidade da luz, cerca de um décimo do tempo. Como os jatos dos buracos negros obtêm a enorme energia necessária para fazer isso permanece um mistério, mas os físicos usaram a teoria geral da relatividade de Einstein para sugerir que o material poderia obtê-lo dos campos magnéticos de monstros espaciais se eles girassem rapidamente em torno de seus eixos.
Os buracos negros provavelmente adquiriram parte de sua rotação desde seus primeiros dias como estrelas que, quando de repente colapsaram para dentro, tornaram-se como patinadores no gelo esticando os braços para girar mais rápido. Com o tempo, esta rotação provavelmente cresceu mais rapidamente devido ao efeito do influxo de matéria de estrelas dilaceradas por buracos negros ou de colisões catastróficas com outros objetos massivos.
Em busca de uma explicação para esta rotação indescritível, os astrónomos recorreram ao buraco negro supermassivo M87, uma enorme lacuna no espaço-tempo que utiliza a sua massa (6,5 mil milhões de vezes a do Sol) para puxar uma galáxia inteira para si.
Ao estudar M87* com uma rede global de radiotelescópios entre 2000 e 2022, os astrónomos descobriram que os jactos do buraco negro oscilavam para a frente e para trás como um metrónomo marcando um ciclo de 11 anos. Isto mostrou que o buraco negro entra em precessão, ou oscila, em seu eixo enquanto gira, como um pião.
“Estamos entusiasmados com esta importante descoberta”, disse o principal autor do estudo, Cui Yuzhu, astrônomo do Laboratório Zhejiang em Hangzhou, China, em um comunicado. "Como a separação entre o buraco negro e o disco é relativamente pequena e o período de precessão é de cerca de 11 anos, a acumulação de dados de alta resolução que rastreiam a estrutura de M87 ao longo de duas décadas e uma análise cuidadosa são essenciais para obter esta conquista."
Além de mais uma confirmação da teoria de Einstein, a descoberta da rotação de um buraco negro levanta uma série de questões interessantes. Entre eles estão aqueles relacionados aos eventos catastróficos que poderiam ter causado a rápida rotação, bem como a possibilidade de descobrir esferas de fótons – um tênue anel de luz que circunda um buraco negro que poderia fornecer pistas importantes para a teoria da gravidade quântica.
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