Os buracos negros supermassivos são os objetos mais extremos do Universo conhecido, com massas milhões ou até bilhões de vezes maiores que a massa do nosso Sol. Agora, os astrônomos foram capazes de explorar um desses gigantes dentro de um quasar estranho e distante. Eles conseguiram fazer uma descoberta incrível - ela distorce em um terço a velocidade da luz.
O estudo do buraco negro supermassivo , localizado a aproximadamente 3,5 bilhões de anos-luz de nós, não é apenas um feito. Mas acontece que o objeto em si não é simples: é um quasar que demonstra luminosidades quase periódicas a cada 12 anos aproximadamente. Este fato ajudou os astrônomos a identificar sua natureza extrema.
Os quasares são discos de acreção extremamente brilhantes nos núcleos das galáxias, impulsionados por uma quantidade abundante de matéria aprisionada no centro de um buraco negro supermassivo. Acredita-se que a grande maioria das galáxias contenha buracos negros supermassivos. É verdade que as galáxias modernas se acalmaram e os quasares não mais brilham. Mas é uma história completamente diferente para galáxias que estão a bilhões de anos-luz da Terra.
O objeto no centro de um estranho quasar chamado OJ287 “pesa” cerca de 18 bilhões de massas solares e é um dos maiores buracos negros supermassivos (ou ultramassivos) do Universo conhecido. Curiosamente, é também um dos quasares mais bem estudados, porque está localizado próximo do caminho visível do Sol no céu, visto da Terra - uma área onde pesquisas históricas de asteróides e cometas são realizadas regularmente. Assim, por sorte, os astrônomos têm mais de 100 anos de observações dos dados de brilho do OJ287, o que lhes permite prever quando os seguintes momentos da tocha irão ocorrer. Olhando mais de perto os eventos de brilho que ocorreram nas últimas décadas, os astrônomos entendem que, em vez de um único evento de clareamento que ocorre a cada 12 anos, a clarificação representa um pico duplo, fornecendo a chave para entender o que pode estar causando isso.
Mauri Valtonen, da Universidade de Turku, na Finlândia, e sua equipe internacional usaram vários telescópios ópticos em todo o mundo em conjunto com o telescópio SWIFT de raios X da NASA (SWIFT) para entender que esses eventos de 12 anos são causados por um buraco negro menor girando em torno de OJ287. Valtonen é o principal autor de um estudo publicado no Astrophysical Journal (Journal of Astrophysicists).
Um enorme buraco negro tem um disco de acreção muito quente - um componente chave de um quasar. O material se acumula no disco e é atraído para o buraco negro, alimentando-o. No caminho, o material do disco aquece e emite uma poderosa radiação eletromagnética. O buraco negro menor e parceiro OJ287, que também pesa até 100 massas solares (ainda um enorme buraco negro!), Que tem uma órbita muito alongada, oscila perto de um buraco negro mais massivo a cada 12 anos. Durante a aproximação mais próxima, o buraco negro menor “espirra para fora” no disco de acreção OJ287 durante a manobra e novamente quando ele gira em torno do lado mais distante do buraco negro, criando duas incinerações diferentes, como mostra o diagrama:
Ilustração do sistema binário do buraco negro no OJ287. As previsões do modelo são verificadas por observações.
Esta quase colisão periódica aquece o material de acreção de um disco de buraco negro supermassivo, aquecendo-o rapidamente duas vezes diretamente um após o outro. Isto é o que causa luminares estranhos (brilho) no OJ287 a cada 12 anos. Tendo obtido este modelo de um buraco negro duplo, os pesquisadores foram capazes de prever quando o último evento deveria ter acontecido. A última iluminação ocorreu em 18 de novembro de 2015, apenas alguns dias antes de Valtonen prever, confirmando o modelo de duplo buraco da sua equipe. Mas com a ajuda dessas observações, a rotação de um buraco negro supermassivo também pode ser calculada e é rápida. Esses comandos mostram que ele gira a um terço da velocidade da luz.
Curiosamente, com base em dados históricos do OJ287, a equipe também foi capaz de calcular quanta energia está sendo perdida do sistema usando ondas de gravidade. É claro que as ondas gravitacionais são atualmente um tópico muito intrigante, porque foram descobertas pela primeira vez graças ao LIGO apenas no mês passado. Essa descoberta do LIGO não apenas confirmou a teoria geral da relatividade de Einstein, mas também confirmou diretamente a existência de dois buracos negros que se fundem em um todo.
Embora as ondas gravitacionais do OJ287 sejam fracas demais para serem detectadas com a ajuda da moderna geração de detectores de ondas gravitacionais (a fonte está muito distante), em 18 de novembro o esclarecimento do quasar serve para fixar o feriado da teoria de Einstein, que ele apresentou há quase 100 anos em 25 de novembro de 1915.