Buraco negro está deformando o espaço-tempo em uma forma oval

O buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, está girando tão rapidamente que está deformando o espaço-tempo em uma forma oval, semelhante a uma bola de futebol americano (ou uma bola de rugby). Essa descoberta é resultado de um estudo detalhado de observações de rádio e raios-X.

De acordo com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, quando um objeto massivo está girando, ele pode arrastar o espaço-tempo ao seu redor. Esse fenômeno é conhecido como “arrasto de quadro”, e até mesmo nossa Terra em rotação já foi observada distorcendo o espaço-tempo em sua vizinhança. No entanto, o efeito é muito mais pronunciado para objetos extremamente massivos, como os buracos negros supermassivos, que são muitas vezes mais massivos que o nosso sol, em milhões ou até bilhões de vezes. E quanto mais rápido um objeto massivo desse tipo gira, mais o espaço-tempo se aplanará ao seu redor, assumindo assim aquela forma oval.

No entanto, a taxa de rotação do buraco negro supermassivo de 4,1 milhões de massas solares em nossa galáxia, conhecido como Sagitário A* ou Sgr A* para abreviar, tem sido difícil de determinar. A maioria das estimativas até agora variou consideravelmente. Um grupo de astrônomos, liderado por Ruth Daly da Universidade Estadual da Pensilvânia, agora aplicou um método chamado “método de escoamento” para obter uma medida da velocidade angular de Sgr A*, isto é, quantas vezes ele gira por segundo.

O método de escoamento é literalmente nomeado assim – ele mede como o material está fluindo para longe de um buraco negro, o que pode parecer contraditório inicialmente, já que os buracos negros são mais conhecidos por puxar material para dentro. No entanto, um escoamento de um buraco negro pode se apresentar na forma de um jato magnetizado de matéria que emite abundantes ondas de rádio. Enquanto isso, aglomerados quentes de plasma (gás ionizado) produzidos no disco de matéria ao redor de um buraco negro, e que podem então se afastar, são suficientemente quentes para irradiar em raios-X. Esses aglomerados, chamados plasmoides, se formam de maneira mais eficiente quando um buraco negro está girando rapidamente porque o arrasto de quadro resultante amplifica o campo magnético do buraco negro e o aperta como um cinto mais próximo da periferia do buraco negro. Por sua vez, isso cria condições magneticamente intensas mais propícias à formação de plasmoides.

Portanto, ao voltar às observações arquivadas de Sgr A* feitas com o Karl G. Jansky Very Large Array de rádio telescópios e o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, a equipe de Daly mediu a velocidade angular de Sgr A* para ser 60% do valor máximo possível, definido pela velocidade da luz. Em outras palavras, Sgr A* está girando muito rapidamente, rápido o suficiente para deformar o espaço-tempo em uma forma oval achatada.

“Nosso trabalho pode ajudar a esclarecer a questão de quão rápido o buraco negro supermassivo de nossa galáxia está girando”, disse Daly em um comunicado. “Nossos resultados indicam que Sgr A* está girando muito rapidamente, o que é interessante e tem implicações de longo alcance.”

Essas implicações dizem respeito à atividade passada e possível futuro de Sgr A*. Quanto mais rápido um buraco negro gira, mais poderosos são os jatos colimados de radiação que ele emite, à medida que partículas no disco de matéria quente girando ao redor do buraco negro são varridas e cuspidas para fora. Atualmente, Sgr A* está pouco ativo, mas a queda de uma infeliz nuvem de gás ou estrela poderia reacender seus jatos. A evidência de que isso aconteceu no passado vem do que são chamadas de Bolhas de Fermi, que são duas estruturas enormes de matéria emitindo raios gama, estendendo-se acima e abaixo do plano de nossa galáxia, com um total de 50.000 anos-luz e centradas em Sgr A*. Acredita-se que as Bolhas de Fermi sejam remanescentes de jatos poderosos que uma vez irromperam do buraco negro, mas tais jatos poderosos só poderiam surgir se Sgr A* estiver girando rapidamente.

Estruturas como as Bolhas de Fermi são capazes de escavar gás de uma galáxia, atravessando material de formação estelar como um arado de neve.

“Jatos alimentados e colimados pelo buraco negro central giratório de uma galáxia podem afetar profundamente o suprimento de gás para uma galáxia inteira, o que afeta o quão rapidamente e até mesmo se as estrelas podem se formar,” disse Megan Donahue da Universidade Estadual de Michigan no mesmo comunicado de imprensa. “As Bolhas de Fermi vistas em raios-X e raios gama ao redor do buraco negro de nossa Via Láctea mostram que o buraco negro provavelmente estava ativo no passado. Medir a rotação de nosso buraco negro é um teste importante desse cenário.”