p Os padrões de alimentação dos buracos negros oferecem uma visão de seu tamanho, relatório de pesquisadores. Um novo estudo revelou que a oscilação no brilho observada em buracos negros supermassivos que se alimentam ativamente está relacionada à sua massa. p Os buracos negros supermassivos são milhões a bilhões de vezes mais massivos do que o Sol e geralmente residem no centro de galáxias massivas. Quando dormente e não se alimentando do gás e das estrelas que os cercam, SMBHs emitem muito pouca luz; a única maneira que os astrônomos podem detectá-los é por meio de suas influências gravitacionais nas estrelas e no gás em sua vizinhança. Contudo, no início do universo, quando SMBHs cresciam rapidamente, eles estavam alimentando ativamente - ou agregando - materiais em taxas intensivas e emitindo uma enorme quantidade de radiação - às vezes ofuscando toda a galáxia em que residem, disseram os pesquisadores.

p O novo estudo, liderado pelo estudante de graduação em astronomia da Universidade de Illinois Urbana-Champaign Colin Burke e o professor Yue Shen, descobriu uma relação definitiva entre a massa de SMBHs de alimentação ativa e a escala de tempo característica no padrão de luz intermitente. Os resultados são publicados na revista Ciência .

p A luz observada de um SMBH de acréscimo não é constante. Devido a processos físicos que ainda não são compreendidos, ele exibe uma oscilação onipresente em escalas de tempo que variam de horas a décadas. “Tem havido muitos estudos que exploraram possíveis relações entre a cintilação observada e a massa da SMBH, mas os resultados foram inconclusivos e às vezes controversos, "Burke disse.

p A equipe compilou um grande conjunto de dados de SMBHs de alimentação ativa para estudar o padrão de variabilidade de oscilação. Eles identificaram uma escala de tempo característica, sobre o qual o padrão muda, que se correlaciona fortemente com a massa do SMBH. Os pesquisadores então compararam os resultados com o acúmulo de anãs brancas, os restos de estrelas como o nosso sol, e descobri que a mesma relação escala de tempo-massa se mantém, embora as anãs brancas sejam milhões a bilhões de vezes menos massivas do que as SMBHs.

p As oscilações de luz são flutuações aleatórias no processo de alimentação de um buraco negro, disseram os pesquisadores. Os astrônomos podem quantificar esse padrão de oscilação medindo o poder da variabilidade em função das escalas de tempo. Para acúmulo de SMBHs, o padrão de variabilidade muda de escalas de tempo curtas para escalas de tempo longas. Esta transição do padrão de variabilidade acontece em uma escala de tempo característica que é mais longa para buracos negros mais massivos.

p A equipe comparou a alimentação em um buraco negro com nossa atividade de comer ou beber, equiparando essa transição a um arroto humano. Bebês freqüentemente arrotam enquanto bebem leite, enquanto os adultos podem segurar o arroto por mais tempo. Os buracos negros fazem a mesma coisa enquanto se alimentam, eles disseram.

p "Esses resultados sugerem que os processos que impulsionam a oscilação durante a acreção são universais, se o objeto central é um buraco negro supermassivo ou uma anã branca muito mais leve, "Shen disse.

p "O estabelecimento firme de uma conexão entre a oscilação da luz observada e as propriedades fundamentais do agregador certamente nos ajudará a entender melhor os processos de acréscimo, "disse Yan-Fei Jiang, pesquisador do Flatiron Institute e coautor do estudo.

p Os buracos negros astrofísicos vêm em um amplo espectro de massa e tamanho. Entre a população de buracos negros de massa estelar, que pesam menos de várias dezenas de vezes a massa do sol, e SMBHs, há uma população de buracos negros chamados buracos negros de massa intermediária que pesam entre cerca de 100 e 100, 000 vezes a massa do sol.

p Espera-se que IMBHs se formem em grandes números ao longo da história do universo, e eles podem fornecer as sementes necessárias para crescer em SMBHs mais tarde. Contudo, observacionalmente, essa população de IMBHs é surpreendentemente elusiva. Existe apenas um IMBH indiscutivelmente confirmado que pesa cerca de 150 vezes a massa do sol. Mas aquele IMBH foi descoberto por acaso pela radiação da onda gravitacional da coalescência de dois buracos negros menos massivos.

p "Agora que há uma correlação entre o padrão de oscilação e a massa do objeto de acreção central, podemos usá-lo para prever como pode ser o sinal oscilante de um IMBH, "Burke disse.

p Astrônomos de todo o mundo estão esperando pelo início oficial de uma era de pesquisas massivas que monitoram o céu dinâmico e variável. O Observatório Vera C. Rubin na Pesquisa de Espaço e Tempo do Chile fará um levantamento do céu ao longo de uma década e coletará dados intermitentes de luz para bilhões de objetos, começando no final de 2023.

p "A mineração do conjunto de dados LSST para procurar padrões de cintilação que sejam consistentes com o acúmulo de IMBHs tem o potencial de descobrir e compreender totalmente esta população misteriosa de buracos negros há muito procurada, "disse o co-autor Xin Liu, um professor de astronomia na Universidade de I.

p Este estudo é uma colaboração com o professor de astronomia e física Charles Gammie e o pesquisador de pós-doutorado em astronomia Qian Yang, o Centro de Estudos Avançados do Universo de Illinois, e pesquisadores da Universidade da Califórnia, Santa Barbara; a Universidade de St. Andrews, REINO UNIDO.; o Instituto Flatiron; a Universidade de Southampton, REINO UNIDO.; a Academia Naval dos Estados Unidos; e a Universidade de Durham, REINO UNIDO.

p Burke, Shen e Liu também são afiliados ao Center for Astrophysical Surveys do National Center for Supercomputing Applications em Illinois.