Os astrônomos observaram uma estrela oscilando em sua órbita em torno de um ganancioso buraco negro que a despedaça e se alimenta de seu material estelar. A observação é evidência de um fenómeno raro e indescritível conhecido como “precessão de agitação de lentes” ou “arrasto de moldura”, no qual um buraco negro em rotação rápida arrasta-se pelo espaço e pelo tempo com o seu movimento.
Esta espiral espaço tempo surgiu desde o primeiro Albert EinsteinTeoria de 1915 de Relatividade geralObjetos com massa “esticam” a estrutura do espaço e do tempo (unidos em uma única entidade chamada espaço-tempo) e previram que a gravidade surge desse efeito geométrico. Quanto maior a massa de um objeto, maior será o seu impacto no espaço-tempo e, portanto, maior será a sua influência gravitacional. Em 1918, o conceito de objetos massivos e rotativos que se arrastam pelo espaço-tempo foi posteriormente solidificado pelos físicos austríacos Joseph Lenz e Hans Thrink usando o princípio da relatividade geral.
“Nosso estudo mostra evidências muito convincentes de precessão giratória das lentes – um buraco negro arrastando o espaço-tempo consigo, da mesma forma que um vórtice em uma superfície rotativa arrasta água ao seu redor”, disse Cosimo Inserra, membro da equipe, da Universidade de Cardiff, na Inglaterra, em um comunicado. “Este é um verdadeiro presente para os físicos, pois confirma previsões feitas há mais de um século. Além disso, estas observações dizem-nos mais sobre a natureza dos TDEs – quando uma estrela é dilacerada pelas imensas forças gravitacionais exercidas por um buraco negro.”
Olha a oscilação
Dados de raios X coletados pelo Observatório Neil Gehrels Swift (SWIFT) da NASA e pelo Carl G. baseado na Terra. A equipe começou a estudar a precessão da lente estudando o TDE, designado AT2020afhd, usando observações de ondas de rádio com o Jansky Very Large Array (VLA).
Um TDE ocorre quando uma estrela se aproxima demasiado de um buraco negro supermassivo, e a imensa atração gravitacional desse titã cósmico, tão massivo como milhares de milhões de sóis, cria forças de maré dentro da estrela, comprimindo-a horizontalmente enquanto a estica verticalmente. Este processo, denominado espaguetificação, cria um fio de massa estelar que gira em torno do buraco negro como um macarrão em torno de um garfo, formando uma nuvem plana chamada disco de acreção.
O material do disco de acreção é gradualmente canalizado para o buraco negro, mas estes titãs que dominam as galáxias são comedores caóticos, com algum material enviado dos pólos do buraco negro por poderosos campos magnéticos. A partir daí, a matéria explodiu em jatos gêmeos de plasma próximos à velocidade da luz.
Tanto o disco de acreção destes buracos negros que activam o TDE como os seus jactos explosivos irradiam intensamente através do espectro electromagnético, e uma vez que estas emissões aparecem imediatamente fora do buraco negro, devem ser afectadas pela precessão de Lense-Thirring. Este efeito se traduz em uma “saliência” na órbita da matéria no disco de acreção ao redor do buraco negro supermassivo. Na verdade, ao observar o AT2020afhd, a equipa observou mudanças rítmicas tanto nos raios X como nas ondas de rádio provenientes deste TDE.
“Ao contrário dos DTEs anteriores com sinais de rádio estáveis, o sinal do AT2020afhd mostrou flutuações de curto prazo, e não podíamos dizer se a energia estava a ser emitida pelo buraco negro e pelos seus componentes circundantes”, continuou Inserra. “Isto confirma ainda mais o efeito de arrasto na nossa mente e fornece aos cientistas um novo método para estudar buracos negros.”
Ao modelar dados do Swift e do VLA, a equipe conseguiu confirmar que essas variações eram resultado do rastreamento de quadros. Uma análise mais aprofundada destes resultados ajudará os cientistas a compreender melhor a física por detrás do efeito de agitação das lentes.
“Ao mostrar que um buraco negro pode puxar o espaço-tempo e criar este efeito de puxar quadros, também estamos a começar a compreender a dinâmica do processo,” disse Incera. “Portanto, assim como um objeto carregado cria um campo magnético à medida que gira, um objeto massivo em rotação – neste caso um buraco negro – cria um campo magnético gravitacional que afeta o movimento das estrelas e de outros objetos cósmicos próximos.
“É uma lembrança para nós que, principalmente em época festiva, quando olhamos maravilhados para o céu noturno, temos a oportunidade de reconhecer o que há de mais inusitado em todas as variações e sabores que a natureza criou”.
O relatório da equipe foi publicado no jornal quarta-feira (10/12). Avanços científicos.
