O universo proporcionou um avanço raro para pesquisadores que perseguem um dos efeitos mais difíceis de capturar no céu noturno.
Em descobertas reportadas na Science Advances, os cientistas descrevem as primeiras observações de um redemoinho em spacetime vinculado a um buraco negro de rápida rotação.
Primeiras evidências da arrastamento de referencial de buracos negros
Esse fenômeno é chamado de precessão de Lense-Thirring ou arrastamento de referencial. Ele se refere à maneira como um buraco negro em rotação torce o espaço ao seu redor, puxando a matéria próxima, como estrelas, e fazendo com que seus caminhos oscilem.
A equipe de pesquisa foi liderada pelos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, com apoio da Universidade de Cardiff. Eles se concentraram em AT2020afhd, um evento de interrupção de maré (TDE) onde uma estrela foi despedaçada por um buraco negro supermassivo.
À medida que a estrela era destruída, seus restos formaram um disco em rotação ao redor do buraco negro. A partir desse disco, jatos intensos de material foram lançados a quase a velocidade da luz.
Uma oscilação cósmica de 20 dias observada em raios-X e rádio
Ao rastrear padrões repetidos em sinais de raios-X e rádio do evento, os pesquisadores descobriram que o disco e o jato estavam oscilando juntos. O movimento se repetia em um ciclo de 20 dias.
Einstein propôs pela primeira vez a ideia por trás deste efeito em 1913, e ela foi posteriormente formalizada matematicamente por Lense e Thirring em 1918. Essas novas medições apoiam uma previsão chave da relatividade geral e podem ajudar os cientistas a investigar a rotação de buracos negros, a física de acreção e como os jatos se formam.
Dr. Cosimo Inserra, leitor na Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff e um dos co-autores do artigo, disse: “Nosso estudo mostra as evidências mais convincentes até agora da precessão de Lense-Thirring — um buraco negro arrastando o espaço-tempo consigo, da mesma forma que um pião pode arrastar a água ao seu redor em um redemoinho.
“Este é um verdadeiro presente para os físicos, pois confirmamos previsões feitas há mais de um século. Não só isso, mas essas observações também nos dizem mais sobre a natureza dos TDEs — quando uma estrela é despedaçada pelas imensas forças gravitacionais exercidas por um buraco negro.
“Diferentemente dos TDEs estudados anteriormente, que apresentam sinais de rádio constantes, o sinal de AT2020afhd mostrou mudanças de curto prazo, que não conseguimos atribuir à liberação de energia do buraco negro e seus componentes ao redor. Isso confirma ainda mais o efeito de arrastamento em nossas mentes e oferece aos cientistas um novo método para investigar buracos negros.”
Dados do Swift e VLA além da espectroscopia
Para identificar o sinal de arrastamento de referencial, a equipe analisou observações de raios-X do Observatório Neil Gehrels Swift (Swift) e medições de rádio da Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).
Eles também examinaram a composição, estrutura e comportamento do material envolvido usando espectroscopia eletromagnética, o que os ajudou a descrever e identificar o efeito.
“Ao mostrar que um buraco negro pode arrastar o espaço-tempo e criar esse efeito de arrastamento de referencial, também estamos começando a entender a mecânica do processo,” explica Dr. Inserra.
“Assim como um objeto carregado cria um campo magnético quando gira, estamos vendo como um objeto maciço em rotação — neste caso um buraco negro — gera um campo gravitomagnético que influencia o movimento de estrelas e outros objetos cósmicos próximos.
“É um lembrete para nós, especialmente durante a temporada festiva, enquanto admiramos o céu noturno com espanto, de que temos em nossas mãos a oportunidade de identificar objetos cada vez mais extraordinários em todas as suas variações e sabores que a natureza produziu.”
O artigo, ‘Detecção de coprecessão disco-jato em um evento de interrupção de maré’, foi publicado na Science Advances.