Uma equipe internacional de astrônomos, liderado pela Universidade de Southampton, usaram câmeras de última geração para criar um filme de alta taxa de quadros de um sistema de buraco negro em crescimento em um nível de detalhe nunca visto antes. No processo, eles descobriram novas pistas para compreender os arredores imediatos desses objetos enigmáticos. Os cientistas publicam seus trabalhos em um novo artigo em Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

Os buracos negros podem se alimentar de uma estrela próxima e criar vastos discos de acreção de material. Aqui, o efeito da forte gravidade do buraco negro e o próprio campo magnético do material podem fazer com que os níveis de radiação em rápida mudança sejam emitidos do sistema como um todo.

Esta radiação foi detectada em luz visível pelo instrumento HiPERCAM no Gran Telescopio Canarias (La Palma, Ilhas Canárias) e em raios-X pelo observatório NICER da NASA a bordo da Estação Espacial Internacional.

O sistema de buraco negro estudado é denominado MAXI J1820 + 070, e foi descoberto pela primeira vez no início de 2018. É apenas cerca de 10, 000 anos luz de distância, em nossa própria Via Láctea. Tem a massa de cerca de 7 sóis, com isso desabou em uma região do espaço menor do que a cidade de Londres.

Investigar esses sistemas geralmente é muito difícil, já que suas distâncias os tornam muito fracos e pequenos para serem vistos - nem mesmo usando o Event Horizon Telescope, que recentemente tirou uma foto do buraco negro no centro da galáxia M87. Os instrumentos HiPERCAM e NICER, entretanto, permitem que os pesquisadores gravem 'filmes' da mudança de luz do sistema em mais de trezentos quadros por segundo, capturando 'crepitação' violenta e 'queima' de luz visível e de raios-X.

John Paice, um estudante de pós-graduação da Universidade de Southampton e do Centro Interuniversitário de Astronomia e Astrofísica da Índia foi o principal autor do estudo apresentando esses resultados, e também o artista que criou o filme. Ele explicou o trabalho da seguinte maneira:"O filme foi feito com dados reais, mas diminuiu a velocidade para 1/10 da velocidade real para permitir que os clarões mais rápidos sejam discernidos pelo olho humano. Podemos ver como o material ao redor do buraco negro é tão brilhante, está ofuscando a estrela que está consumindo, e as oscilações mais rápidas duram apenas alguns milissegundos - é a saída de cem sóis e mais sendo emitida em um piscar de olhos. "

Os pesquisadores também descobriram que quedas nos níveis de raios-X são acompanhadas por um aumento na luz visível (e vice-versa). E os flashes mais rápidos na luz visível surgiram uma fração de segundo depois dos raios-X. Esses padrões revelam indiretamente a presença de plasma distinto, material extremamente quente onde os elétrons são retirados dos átomos, em estruturas profundamente envolvidas pela gravidade do buraco negro, caso contrário, muito pequeno para resolver.

Esta não é a primeira vez que isso foi encontrado; uma diferença de fração de segundo entre o raio-X e a luz visual foi vista em dois outros sistemas que hospedam buracos negros, mas nunca foi observada neste nível de detalhe. Os membros desta equipe internacional estiveram na vanguarda desse campo na última década. Dr. Poshak Gandhi, também de Southampton, encontraram as mesmas assinaturas de tempo fugazes nos dois sistemas anteriores também.

Ele comentou sobre a importância dessas descobertas:"O fato de que agora vemos isso em três sistemas fortalece a ideia de que é uma característica unificadora de tais buracos negros em crescimento. Se for verdade, isso deve estar nos dizendo algo fundamental sobre como o plasma flui ao redor dos buracos negros.

"Nossas melhores ideias invocam uma conexão profunda entre a inspiração e a saída de pedaços do plasma. Mas essas são condições físicas extremas que não podemos replicar nos laboratórios da Terra, e não entendemos como a natureza gerencia isso. Esses dados serão cruciais para localizar a teoria correta. "