O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea está girando tão rapidamente que está deformando o espaço-tempo ao seu redor em uma forma que pode parecer uma bola de futebol, de acordo com um novo estudo usando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA e do National Science. Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da Fundação.



Os astrônomos chamam esse buraco negro gigante de Sagitário A* (abreviadamente Sgr A*), que está localizado a cerca de 26.000 anos-luz de distância da Terra, no centro da nossa galáxia.

Os buracos negros têm duas propriedades fundamentais:a sua massa (quanto pesam) e o seu spin (a rapidez com que rodam). A determinação de qualquer um destes dois valores diz muito aos cientistas sobre qualquer buraco negro e como ele se comporta.

Uma equipa de investigadores aplicou um novo método que utiliza dados de raios X e rádio para determinar a rapidez com que Sgr A* gira, com base na forma como o material flui em direção e para longe do buraco negro. Eles descobriram que Sgr A* está girando com uma velocidade angular – o número de rotações por segundo – que é cerca de 60% do valor máximo possível, um limite estabelecido pelo material não ser capaz de viajar mais rápido que a velocidade da luz.

No passado, diferentes astrônomos fizeram várias outras estimativas da velocidade de rotação de Sgr A* usando diferentes técnicas, com resultados variando desde Sgr A* sem girar até girar quase na velocidade máxima.

"O nosso trabalho pode ajudar a resolver a questão da rapidez com que o buraco negro supermassivo da nossa galáxia gira," disse Ruth Daly, da Penn State University, autora principal do novo estudo. “Nossos resultados indicam que o Sgr A* está girando muito rapidamente, o que é interessante e tem implicações de longo alcance”.

Um buraco negro em rotação puxa o “espaço-tempo” (a combinação do tempo e das três dimensões do espaço) e a matéria próxima enquanto gira. O espaço-tempo em torno do buraco negro giratório também é comprimido. Olhando de cima para um buraco negro, ao longo do cano de qualquer jato que ele produz, o espaço-tempo tem uma forma circular. Olhando lateralmente para o buraco negro giratório, o espaço-tempo tem o formato de uma bola de futebol. Quanto mais rápido for o giro, mais plana será a bola.

A rotação de um buraco negro pode atuar como uma importante fonte de energia. Buracos negros supermassivos em rotação podem produzir fluxos colimados, ou seja, feixes estreitos de material, como jatos, quando sua energia de rotação é extraída, o que exige que haja pelo menos alguma matéria na vizinhança do buraco negro.

Devido ao combustível limitado em torno de Sgr A*, este buraco negro tem estado relativamente silencioso nos últimos milénios, com jatos relativamente fracos. Este trabalho, no entanto, mostra que isto pode mudar se a quantidade de material nas proximidades de Sgr A* aumentar.

“Um buraco negro giratório é como um foguete na plataforma de lançamento”, disse Biny Sebastian, coautor da Universidade de Manitoba em Winnipeg, Canadá. "Quando o material chega perto o suficiente, é como se alguém tivesse abastecido o foguete e apertado o botão de 'lançamento'."

Isto significa que no futuro, se as propriedades da matéria e a intensidade do campo magnético próximo do buraco negro mudarem, parte da enorme energia da rotação do buraco negro poderá gerar fluxos de saída mais poderosos. Este material de origem pode vir do gás ou dos restos de uma estrela dilacerada pela gravidade do buraco negro se essa estrela se aproximar demasiado de Sgr A*.

"Os jatos alimentados e colimados pelo buraco negro central giratório de uma galáxia podem afetar profundamente o fornecimento de gás para uma galáxia inteira, o que afeta a rapidez e até mesmo se as estrelas podem se formar", disse a coautora Megan Donahue, da Michigan State University. "As 'bolhas de Fermi' vistas em raios X e raios gama em torno do buraco negro da nossa Via Láctea mostram que o buraco negro provavelmente esteve ativo no passado. Medir a rotação do nosso buraco negro é um teste importante deste cenário."

Para determinar o spin de Sgr A*, os autores utilizaram um método teórico de base empírica denominado "método de saída", que detalha a relação entre o spin do buraco negro e a sua massa, as propriedades da matéria perto do buraco negro, e as propriedades de saída.

O fluxo colimado produz ondas de rádio, enquanto o disco de gás que circunda o buraco negro é responsável pela emissão de raios-X. Usando este método, os investigadores combinaram dados do Chandra e do VLA com uma estimativa independente da massa do buraco negro obtida por outros telescópios para restringir a rotação do buraco negro.

“Temos uma visão especial de Sgr A* porque é o buraco negro supermassivo mais próximo de nós”, disse o co-autor Anan Lu, da Universidade McGill em Montreal, Canadá. "Embora esteja calmo neste momento, o nosso trabalho mostra que, no futuro, dará um impulso incrivelmente poderoso à matéria circundante. Isso pode acontecer dentro de mil ou um milhão de anos, ou pode acontecer durante as nossas vidas."

O estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Mais informações: Ruth A Daly et al, Novos valores de rotação do buraco negro para Sagitário A* obtidos com o método de saída, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad3228
Informações do diário: Avisos mensais da Royal Astronomical Society

Fornecido pelo Chandra X-ray Center