Ninguém sabe por que os quasares piscam. No entanto, esses faróis oscilantes de luz podem estar nos enviando uma mensagem sobre os sistemas de buracos negros que os alimentam.
Discos de plasma giratórios alimentam buracos negros supermassivos em galáxias distantes, e esses discos produzem uma cascata de luz visível e ultravioleta que pode ofuscar todas as estrelas no hospedeiro. Com tanta energia acumulada em um espaço tão pequeno, porém, os discos se tornam instáveis. Como resultado, suas emissões mudam aleatoriamente, clareando e diminuindo sem nenhum padrão reconhecível atribuível a qualquer característica única, como, digamos, um ponto quente orbitando ao redor do buraco negro.
Os astrônomos estão trabalhando ativamente para entender por que os discos dos buracos negros se comportam dessa maneira. Mas mesmo que não entendamos totalmente o mecanismo por trás da oscilação, ainda podemos usá-lo para entender os próprios sistemas, afirmam Colin Burke e Yue Shen (Universidade de Illinois, Urbana-Champaign) e seus colegas na Science 13 de agosto.
A massa é um dos dois únicos descritores de buracos negros (o outro é o spin) – eles são a caixa preta definitiva. No entanto, buracos negros supermassivos são difíceis de colocar em uma escala.
Os astrônomos podem medir as estrelas girando ou gás no centro galáctico para “pesar” diretamente o buraco negro central, mas este método só funciona para espécimes próximos (mais notavelmente nosso próprio gigante de 4 milhões de massa solar, Sgr A *). Outras medidas de massa mais indiretas envolvem a temporização da luz vinda do disco conforme ela “ecoa” nas nuvens próximas ou, ainda mais indiretamente, determinando a massa com base nas relações com as propriedades da galáxia hospedeira.
Encontrar um novo método para determinar a massa do buraco negro seria uma grande vitória, e estudos anteriores sugeriram que a variabilidade pode ser a maneira de fazê-lo. Portanto, a equipe de Burke analisou 67 quasares para determinar em que escalas de tempo – dias, semanas, meses ou anos – suas mudanças de brilho aleatórias se tornam visivelmente menores.
Os pesquisadores então compararam essa escala de tempo de amortecimento às massas previamente medidas dos buracos negros (usando um dos outros meios mencionados acima).
Veja só, eles descobriram que a escala de tempo de amortecimento prevê a massa do buraco negro em uma escala enorme, de 10.000 a 10 bilhões de massas solares. Os dados melhorados, especialmente a ampla gama de massa, permitiram que a equipe deixasse clara uma relação que estudos anteriores apenas sugeriram.
Não é uma correlação 1: 1 perfeita, no entanto; as previsões individuais ainda são incertas por um fator de dois. Pode ser que diferentes giros de buracos negros ou taxas de alimentação atrapalhem um pouco a relação, ou talvez as próprias massas do buraco negro não estejam exatamente corretas. Mas, no geral, a relação é tão boa quanto qualquer outra que os astrônomos usam atualmente para obter a massa do buraco negro.
Esse método tem uma desvantagem, porém, que é o tempo. A equipe precisava de anos de dados de brilho para cada quasar em sua amostra. Além do mais, quanto mais longe um buraco negro está, mais seus sinais são estendidos no tempo. Buracos negros mais massivos também têm escalas de tempo de amortecimento mais longas, e os buracos negros distantes que vemos tendem a ser mais massivos.
Enquanto a equipe de Burke e Shen analisou dados publicados anteriormente para sua amostra, no futuro os dados sobre quasares mais distantes podem vir de grandes levantamentos de todo o céu, como o que os astrônomos pretendem conduzir com o Observatório Rubin quando ele estiver online no próximo ano.
A relação com a escala de tempo de amortecimento pode ter dado aos astrônomos uma nova maneira de medir a massa. Mas também oferece uma nova maneira de entender a variabilidade.
“Um dos aspectos mais interessantes do estudo de Burke et al. é que estende suas descobertas a objetos muito menos massivos, como estrelas anãs brancas”, escreveram Paulina Lira (Universidade do Chile) e Patricia Arevalo (Universidade de Valparaíso, Chile). “O fato de a mesma relação se estender por muitas ordens de magnitude sugere que a física dos discos de acreção é, pelo menos em alguns aspectos, escalável.”
A aparência real de um disco de acreção de um buraco negro, que cintila, permanece consignada às interpretações. O disco inteiro está crepitando com campos magnéticos ou os pontos de acesso aumentam e se dissipam nas regiões internas mais densas?
Shen sugere que a escala de tempo de amortecimento que sua equipe mediu é na verdade a escala de tempo térmica, ou quanto tempo leva para o disco esfriar depois que algo o irritou. Instabilidades no plasma em espiral agitam constantemente o disco, mas qualquer aumento de temperatura individual dura apenas cerca de 100 dias. O que quer que esteja causando a variabilidade, é intrínseco ao plasma fervilhando na parte mais quente e densa do disco.
Sem a capacidade de resolver uma imagem desses discos, os astrônomos continuarão a usar diferentes comprimentos de onda e tempos de chegada da luz do quasar para entender melhor esses sistemas alimentados por buracos negros.
Fonte:
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/how-black-holes-eat-reveals-their-mass/
