Astrónomos Medem Rotação de Buraco Negro a 6 Mil Milhões de Anos-Luz

Uma equipa de astrónomos utilizou imagens de um quasar situado a cerca de 6 mil milhões de anos-luz, na direcção da constelação da Taça (Crater), obtidas com os telescópios espaciais Hubble, Chandra e XMM-Newton, para determinar a velocidade de rotação do buraco negro super-maciço no seu centro. Trata-se do buraco negro mais distante para o qual tal façanha foi conseguida. O resultado foi publicado no número de hoje da revista Nature.

Para fazer a medição, os autores, Rubens Reis, Mark Reynolds e Jon M. Miller (Universidade de Michigan) e Dominic Walton (Caltech), utilizaram o facto de a luz do quasar estar amplificada por um efeito de lente gravitacional, provocado por uma galáxia elíptica gigante situada na mesma linha de visão. A galáxia deflete a radiação do quasar, muito mais distante, criando 4 imagens diferentes do mesmo em seu redor. A imagem seguinte mostra como funciona o efeito de lente gravitacional, previsto pela Teoria da Relatividade Geral.

A imagem que se segue mostra, no caso concreto do quasar, designado de RX J1131-1231, e da galáxia elíptica anónima, o resultado deste efeito. As 4 imagens do quasar, de cor rosa, foram obtidas com o telescópio Chandra, em raios-X. Estas imagens estão sobrepostas numa imagem obtida pelo telescópio Hubble em comprimentos de onda do visível, que mostra claramente a galáxia elíptica entre as imagens do quasar.

Os raios-X são produzidos numa coroa de plasma, aquecido a temperaturas de vários milhões de kelvin, que rodeia o buraco negro. Alguns destes fotões são reflectidos pela região mais interior do disco de acreção, próxima do horizonte de eventos. A imagem seguinte mostra uma reconstrução artística da região interior de um disco de acreção e respectivo buraco negro.

O espectro destes raios-X reflectidos é fortemente distorcido pelo intenso campo gravitacional junto ao horizonte de eventos e permite medir indirectamente a distância da zona mais interior do disco de acreção ao horizonte de eventos. O limite interior desta zona corresponde à última órbita estável em torno do buraco negro. Qualquer corpo que passe para o interior dessa órbita cairá rapidamente no buraco negro. A figura seguinte mostra a referida distorção no espectro em raios-X (gráfico à direita) para diferentes combinações de buracos negros e discos de acreção.

A amplificação da luz proporcionada pelo efeito de lente gravitacional permitiu ao Chandra a obtenção de um espectro de elevada qualidade dos raios-X emitidos pelo RX J1131-1231. Os astrónomos puderam assim estudar em detalhe a referida deformação do espectro em raios-X devido ao campo gravitacional do buraco negro e deduzir que o limite interior do disco de acreção se situa apenas a uma distância igual a 3 vezes o raio do buraco negro. Por sua vez, este número permite deduzir que o buraco negro tem uma velocidade de rotação vertiginosa – cerca de metade da velocidade da luz! Menos do que isso e o disco de acreção não seria estável.

Este resultado é importante porque implica que o buraco negro no centro do quasar RX J1131-1231 cresceu através de colisões e uniões entre a sua galáxia hospedeira e outras galáxias. O gás e as poeiras capturados nesses eventos acumula-se num disco de acreção estável que gradualmente transfere momento angular para o buraco negro, aumentando a sua massa e a sua velocidade de rotação. Buracos negros como o que se encontra no centro da Via Láctea, por outro lado, dificilmente atingiriam esta velocidade pois não mantêm um disco de acreção estável, alimentando-se ocasionalmente de pequenos “snacks” provenientes de diferentes direcções.

Podem ver a notícia original aqui.