Alguns buracos negros têm um “batimento cardíaco” — e os astrônomos podem finalmente saber o porquê
Buracos negros não estão vivos, mas acontece que eles podem ter um batimento cardíaco — se estiverem consumindo enormes quantidades de gás. E uma nova pesquisa descobriu exatamente como esse batimento cardíaco funciona.
Quando buracos negros existem em um sistema binário — compartilhando uma órbita com outra estrela — eles podem puxar gás de uma companheira estelar. Quando isso acontece, o gás se comprime e aquece até temperaturas incrivelmente altas, emitindo grandes quantidades de radiação de raios X no processo. É por meio desse processo que os astrônomos identificaram pela primeira vez buracos negros com o famoso caso de Cygnus X-1uma das fontes mais brilhantes de raios X em nosso céu.
No meio desse frenesi de alimentação, que pode durar milhares ou até milhões de anos, pode ocasionalmente haver uma tremenda explosão. Esta é uma explosão repentina de raios X causada pelo rápido consumo de uma enorme quantidade de material de uma só vez.
Os astrônomos estudaram muitas dessas explosões ao longo dos anos, mas observações detalhadas dessas explosões ocasionalmente revelaram comportamento estranho. Além da explosão geral, há um pouco de variabilidade, um pulso regular de atividade embutido no evento da explosão. Os astrônomos chamam esses pulsos de explosões de batimento cardíaco, porque seu comportamento se assemelha ao de um sinal de ECG de um batimento cardíaco humano com uma subida lenta, um declínio rápido e, em seguida, um retorno à normalidade.
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Uma equipe de astrônomos do Laboratório Principal de Astrofísica de Partículas da Academia Chinesa de Ciências em Pequim estudou o mais recente surto de batimento cardíaco e descreveu o processo que pode alimentá-lo em um artigo. publicado no banco de dados de pré-impressão arXivEles enviaram seu trabalho para publicação no The Astrophysical Journal.
O flare que eles estudaram se originou do IGR J17091-3624, um buraco negro situado a 28.000 anos-luz da Terra. Usando dados de raios X obtidos com o Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) e o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) em 2022, a equipe encontrou evidências claras de um sinal semelhante a um batimento cardíaco no flare. Ao estudar as propriedades detalhadas do batimento cardíaco, eles concluíram que esses tipos de pulsos são devidos a interações e instabilidades dentro do material ao redor do buraco negro.
Conforme o material cai em um buraco negro, ele não apenas se comprime, mas forma um disco fino e de rotação rápida. A borda interna desse disco se inclina para baixo em direção ao horizonte de eventos do buraco negro, enquanto o restante do disco brilha em radiação de raios X. Isso cria uma situação altamente instável, pois a radiação do disco compete com a atração gravitacional do buraco negro.
Para disparar um batimento cardíaco, o disco se fragmenta temporariamente, perdendo sua coesão e enviando um grande aglomerado de material em direção ao buraco negro. Isso libera uma quantidade enorme de radiação, que inicia o pulso do batimento cardíaco. A radiação então aquece o gás, o que o impede temporariamente de cair. Então o gás se acomoda antes que o processo se repita, preparando o cenário para outro batimento cardíaco.
Esses sinais de batimento cardíaco são incrivelmente raros — apenas dois buracos negros entre as centenas conhecidas os apresentaram —, mas os pesquisadores esperam estudar mais, pois eles fornecem informações valiosas sobre as relações entre os buracos negros e seus ambientes.
