Astrônomos captam anéis gerados por buraco negro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/08/2021

Os anéis estão entrecortados porque os telescópios não captaram todo o campo de visão.
[Imagem: X-ray: NASA/CXC/U.Wisc-Madison/S. Heinz et al.; Optical/IR: Pan-STARRS]

Anéis em torno de buraco negro

Astrônomos divulgaram imagens com um conjunto espetacular de anéis gerados por um buraco negro, capturadas usando os telescópios espaciais Chandra e Swift.

O buraco negro é parte de um sistema binário chamado V404 Cisne, localizado a cerca de 7.800 anos-luz de distância da Terra. O buraco negro está ativamente puxando material de uma estrela companheira - com cerca de metade da massa do Sol - para um disco ao redor do objeto invisível.

Este material brilha em raios X, então os astrônomos se referem a esses sistemas como "binários de raios X".

Esses raios X, por sua vez, foram utilizados para estudar a poeira interestelar existente entre o sistema e a Terra, usando um princípio semelhante aos raios X realizados em consultórios médicos e aeroportos.

A poeira cósmica não é como a poeira doméstica, lembrando mais uma fumaça, e consiste em minúsculas partículas sólidas, mas ainda temos poucas informações sobre sua composição e distribuição.

Esta ilustração mostra como a estrutura em anel é produzida. Cada anel é produzido por raios X refletidos em diferentes nuvens de poeira. Se a nuvem estiver mais perto de nós, o anel parece ser maior. O resultado é um conjunto de anéis concêntricos com diferentes tamanhos aparentes, dependendo da distância da nuvem intermediária.
[Imagem: Univ. of Wisconsin-Madison/S.Heinz]

Ecos de luz

Os anéis de alta energia foram criados por um fenômeno conhecido como ecos de luz, que se originou de uma explosão de raios X do V404 Cisne no dia 5 de junho de 2015. Esta explosão foi captada pelo telescópio Swift, e deve ter sido gerada quando o buraco negro engoliu algum bocado maior de matéria.

Assim como ondas sonoras ricocheteando nas paredes de um cânion produzem os tradicionais ecos de som, os ecos de luz que parecem circundar o V404 Cisne foram produzidos quando a explosão de raios X ricocheteou nas nuvens de poeira entre o buraco negro e a Terra - ou seja, os anéis não estão em volta do buraco negro, como os anéis de Saturno estão em volta do planeta.

Para compor a imagem, os astrônomos combinaram os raios X detectados pelo telescópio Chandra (azul claro) com as imagens em luz visível do telescópio Pan-STARRS, no Havaí, que mostram as estrelas no mesmo campo de visão.

Isto revelou oito anéis concêntricos bem distintos. Cada anel é criado por raios X emitidos pela explosão de 2015 que foram refletidos em diferentes nuvens de poeira no caminho até nós.

Esta é a imagem científica composta pelos astrônomos, mostrando as seções para as quais não há informações.
[Imagem: S. Heinz et al. - 10.3847/0004-637X/825/1/15]

Nuvens de diferentes densidades

Os anéis trazem informações não apenas sobre o comportamento do buraco negro, mas também sobre a paisagem entre o V404 Cisne e a Terra.

Por exemplo, o diâmetro dos anéis em raios X revela as distâncias até as nuvens de poeira intermediárias nas quais a luz ricocheteou. Se a nuvem estiver mais próxima da Terra, o anel parecerá maior e vice-versa. Os ecos de luz aparecem como anéis estreitos em vez de anéis largos ou halos porque a explosão de raios X foi de curta duração.

Os astrônomos concluíram que a poeira provavelmente contém misturas de grãos de grafite e silicato. Além disso, analisando os anéis internos com o Chandra, eles descobriram que as densidades das nuvens de poeira não são uniformes em todas as direções, algo que já era teorizado, mas nunca havia sido demonstrado por observações.

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