Astrónomos usam a gravidade cósmica para criar uma lente de buracos negros



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Os observatórios espaciais Integral, Fermi e Swift usaram o poder de amplificação de uma lente cósmica para explorar as regiões interiores de buracos negros super-maciços.

Os raios gama são radiação altamente energética, emitida por alguns dos objectos mais extremos no Universo. Jactos de raios gama a deslocar-se a velocidades próximas à da luz escoam das regiões à volta dos buracos negros, por exemplo. Pensa-se que estes jactos são emitidos por material super-aquecido, a rodar descontroladamente à medida que é devorado por buracos negros famintos.

Os nossos telescópios nunca serão suficientemente potentes ao ponto de poderem revelar estas regiões interiores, por isso os cientistas esforçam-se por examinar de que forma é que estes jactos são libertados para o Universo.

Como não conseguimos ver bem o que se está a passar, não compreendemos bem este comportamento,” diz Andrii Neronov da Universidade de Genebra, Suíça, autor principal do artigo científico publicado online na Nature Physics.

No entanto, o nosso método permitiu-nos ‘decifrar’ esta região e ter uma visão do que se passa no espaço que rodeia o buraco negro super-maciço conhecido como PKS 1830-211.”

Este buraco negro está a milhares de milhões de anos luz de distância. Nem o satélite Integral da ESA, nem o telescópio de raios gama da NASA Fermi conseguem observar esta região sem ajuda, mas uma feliz coincidência veio dar uma ajuda: as micro-lentes gravitacionais.

A partir da Terra, os buracos negros são pequenos. Estão apenas muito distantes,” nota Neronov.“Tentar observar o PKS 1830-211 é como tentar olhar para uma formiga sentada na Lua.

Nenhum dos nossos telescópios consegue observar algo tão pequeno, então usámos um truque para resolver o problema: uma enorme lente gravitacional.”

Os objectos cósmicos maciços, de estrelas isoladas a clusters de galáxias, dobram e focam a luz que passa à sua volta, com a gravidade, actuando como gigantes lentes de ampliação.

Neronov e os seus colegas usaram uma estrela que estava entre o seu alvo e a Terra para fazer zoom ao buraco negro e medir o tamanho da região que emite jactos–a primeira vez que este método foi usado com raios gama.

Selecionaram estruturas na mesma escala angular que a Lua/formiga. A porção de céu observado cobre uma região equivalente a cem vezes a distância entre a Terra e o Sol. Em termos astronómicos, isto é incrivelmente pequeno.

As nossas observações mostram que os raios gama vêm da vizinhança directa do próprio buraco negro,” diz Neronov. “Isto dá-nos uma ideia do que é ou não importante no processo de criação dos jactos.

É impressionante a capacidade de ver objectos tão pequenos, a enormes distâncias de nós. Estou muito entusiasmado por ter um este sistema de investigação das regiões internas dos jactos.”

Observar a fonte de raios gama com o Integral da ESA e o Fermi e o Swift da NASA permitiu aos astrónomos montar uma imagem mais completa da radiação que se escapa.

Os raios gama mais energéticos, detectados pelo Fermi, são vistos a sair da pequena base do jacto – uma região do tamanho da ‘formiga na Lua’ – enquanto os raios gama de menor energia, detectados pelo Integral, foram emitidos a partir de uma região muito maior, à volta da região.

A equipa também estudou raios-X, usando o Integral e o Swift.  Descobriram estes raios-X a emanar de uma região à volta de um buraco com uns 400 mil milhões de quilómetros ou mais.

Este buraco negro é um dos mais poderosos objectos deste tipo. Caracterizar as suas emissões irá dar-nos uma verdadeira visão de como se formam estes jactos,” diz Erik Kuulkers, cientista de projecto da ESA para o Integral.

Felizmente, o buraco negro está num local no espaço em direcção ao centro da nossa Galáxia, pelo que o Integral o apanha com frequência.

Estas observações fornecem informação única acerca dos processos de alta energia que ocorrem à volta de buracos negros super maciços, permitindo-nos ‘olhar para dentro’ de pequenas estruturas, muito distantes de nós.”

Os resultados aqui descritos surgem no artigo “Central engine of a gamma-ray blazar resolved through the “magnifying glass” of gravitational microlensing,” por A. Neronov, I.Vovkand D.Malyshev, publicado online na Nature Physics a 6 de Julho.

Notícia e imagem: ESA

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