Este buraco negro estranhamente inclinado pode mudar nossa compreensão de como eles se formam

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Impressão artística do sistema binário em raios-X contendo um buraco negro e uma estrela companheira. Crédito: Rob Hynes.

Por David Nield
Publicado na ScienceAlert

Os buracos negros podem ser fortes candidatos para serem os fenômenos mais fascinantes de todo o Universo, e os cientistas estão constantemente descobrindo mais sobre a maneira como funcionam e se comportam – incluindo como são criados em primeiro lugar.

Agora, um novo estudo de um buraco negro estranhamente desalinhado a cerca de 10.000 anos-luz da Terra oferece um exemplo que desafia a compreensão estabelecida de como os buracos negros se formam.

O ângulo desse buraco negro em particular, no sistema MAXI J1820+070, sugere que existem forças ainda desconhecidas para nós sobre como buracos negros surgem, forças que colocam esse buraco negro em particular fora de ordem com o sistema em torno dele.

MAXI J1820+070 é um sistema binário em raios-X, o que significa que tem uma estrela e um buraco negro girando em torno um do outro. Normalmente, seus eixos rotacionais estariam alinhados e perpendiculares ao plano orbital.

Não é assim com MAXI J1820+070. Os pesquisadores descobriram que o eixo de rotação do buraco negro estava afastado do plano orbital do sistema em pelo menos 40 graus. Isso é surpreendente, pois esses ângulos devem corresponder, ou quase corresponder, na maioria dos cenários.

Os modelos que os astrônomos usam para medir e classificar os buracos negros são baseados no alinhamento ao longo do eixo de rotação sendo este nivelado. Se esse não for o caso em certos sistemas, nosso pensamento sobre buracos negros precisa ser ajustado e outras análises podem ter que ser recalculadas.

“Nossos resultados demonstram a necessidade de tratar o ângulo de desalinhamento como um parâmetro livre ao medir massas e rotações de buracos negros”, escrevem os pesquisadores em seu estudo publicado.

Os pesquisadores usaram observações polarimétricas ópticas para fazer as análises, medições da radiação óptica e de raios-X saindo do disco de acreção, a matéria ‘devorada’ em um turbilhão que se reúne ao redor do buraco negro à medida que retira a massa de sua estrela companheira.

Impressão artística do sistema MAXI J1820+070. Créditos: Patat et al., Science, 2022.

O fato desse ângulo de 40 graus ser tão inclinado sugere que algo aconteceu no início da criação do buraco negro, antes que o sistema tivesse a chance de se “corrigir”. Em outras palavras, é provável que seja algo relacionado ao processo de formação, embora os pesquisadores ainda não tenham certeza.

Já se pensa que buracos negros são chutados no nascimento, isto é, são criados a partir de explosões estelares gigantes, em “chutes” que às vezes podem quebrar o sistema. Agora parece que o mesmo chute pode criar um buraco negro desalinhado, ou que algo mais está acontecendo no processo de formação que não consideramos anteriormente.

Essa ideia de que o alinhamento do buraco negro poderia ser mais complicado do que pensávamos já foi proposta antes, mas o buraco negro no MAXI J1820+070 oferece mais evidências e uma análise direta de quão fora do alinhamento o buraco negro poderia estar.

Os astrônomos Ferdinando Patat, do Observatório Europeu do Sul, e Michela Mapelli, da Universidade de Pádua, na Itália, não estiveram envolvidos no novo estudo, mas escreveram um comentário sobre ele.

“[O estudo] desafia profundamente a compreensão atual de como os buracos negros podem ser formados e indica a presença de um poderoso chute produzido pela supernova que gerou o buraco negro”, escrevem Patat e Mapelli.

A pesquisa foi publicada na revista Science.