Reveladas novas características de buracos negros galácticos

Os buracos negros são os objetos mais misteriosos do universo, com características que parecem ter saído diretamente de um filme de ficção científica.

Buracos negros de massa estelar com massas de aproximadamente 10 sóis, por exemplo, revelam sua existência comendo materiais de suas estrelas companheiras. E, em alguns casos, buracos negros supermassivos se acumulam no centro de algumas galáxias para formar regiões compactas e brilhantes conhecidas como quasares com massas iguais a milhões a bilhões do nosso sol. Um subconjunto de buracos negros de massa estelar em acreção que podem lançar jatos de plasma altamente magnetizado são chamados de microquasares.

Uma equipe internacional de cientistas, incluindo o astrofísico da UNLV Bing Zhang, relata na Nature uma campanha observacional dedicada no microquasar galáctico apelidado de GRS 1915+105. A equipe revelou características de um sistema microquasar que nunca antes foram vistas.

Usando o massivo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) na China, os astrônomos descobriram um sinal de oscilação quasi-periódica (QPO) na banda de rádio pela primeira vez de qualquer sistema microquasar. Os QPOs são um fenômeno que os astrônomos usam para entender como funcionam os sistemas estelares, como os buracos negros. Embora os QPOs tenham sido observados em raios-X de microquasares, sua presença fora desse contexto – como parte da emissão de rádio do sistema – é única.

“O peculiar sinal QPO tem um período aproximado de 0,2 segundos, ou uma frequência de cerca de 5 Hertz”, disse Wei Wang, professor da Universidade Wuhan da China, que liderou a equipe que fez a descoberta. “Esse sinal nem sempre existe e só aparece em condições físicas especiais. Nossa equipe teve a sorte de captar o sinal duas vezes – em janeiro de 2021 e junho de 2022, respectivamente.”

De acordo com Zhang, da UNLV, diretor do Centro de Astrofísica de Nevada e um dos autores correspondentes do estudo, essa característica única pode fornecer a primeira evidência de atividade de um “jato” lançado por um buraco negro galáctico de massa estelar. Sob certas condições, alguns sistemas binários de buracos negros lançam um jato – uma mistura de feixes paralelos de matéria carregada e um campo magnético que se move com uma rapidez que se aproxima da velocidade da luz.

“Nos sistemas de acreção de buracos negros, os raios-X geralmente sondam o disco de acreção ao redor do buraco negro, enquanto a emissão de rádio geralmente sonda o jato lançado do disco e do buraco negro”, disse Zhang. “O mecanismo detalhado para induzir a modulação temporal em um jato relativístico não foi identificado, mas um mecanismo plausível seria que o jato está subjacente à precessão, o que significa que a direção do jato aponta regularmente para direções diferentes e retorna à direção original uma vez a cada 0,2 segundos.”

Zhang disse que um desalinhamento entre o eixo de rotação do buraco negro e seu disco de acreção (gases giratórios brilhantes e extremamente quentes ao redor do buraco negro) poderia causar esse efeito, que é uma consequência natural de um arrasto do espaço-tempo perto de um buraco negro girando rapidamente. .

“Existem outras possibilidades, porém, e observações contínuas desta e de outras fontes de microquasares galácticos trarão mais pistas para entender esses misteriosos sinais de QPO”, disse Zhang.