Quando um objecto com grande massa, por exemplo uma estrela, se torna mais compacto que um certo limite, a sua própria gravidade é tão forte que colapsa para um ponto singular, um buraco negro.
Para os astrónomos, um buraco negro é essencialmente descrito por dois parâmetros: um, que especifica a massa do buraco negro, e o outro, que indica a sua velocidade de rotação. Enquanto que a massa de buracos negros tem sido medida com algum sucesso, o mesmo não se passa em relação à medição da velocidade de rotação. Só este ano é que se conseguiu medir, com alguma credibilidade, este parâmetro.
Dois astrofísicos do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica (EUA), J. McClintock e R. Narayan, desenvolveram uma técnica para determinar a velocidade de rotação de buracos negros utilizando dados da sonda Rossi X-ray Timing Explorer (NASA).
Trabalhando com investigadores do Departamento de Física de Harvard (EUA), do MIT-Instituto Tecnológico de Massachusetts ( EUA), Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (EUA) e do Instituto Max Planck para a Astrofísica (Alemanha), esta equipa publicou recentemente os seus resultados na revista científica Astrophysical Journal.
O resultado mais interessante diz respeito ao microquasar GRS1915+105, cuja velocidade de rotação encontra-se entre os 82% e os 100% do valor máximo teórico. Este buraco negro faz parte de um conjunto de 20 buracos negros de binários de raios-X para os quais se mediram as suas massas. GRS 1915 é conhecido por ter propriedades únicas, tais como jactos de matéria quase à velodade da luz e variações rápidas na sua emissão de raios-X. É também o buraco negro deste conjunto com massa mais elevada, cerca de 14 vezes a massa do Sol.
Visão artística dum buraco negro num binário, alimentando-se da companheira. Crédito: David A. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
Nas últimas décadas descobriram-se dezenas de buracos negros que pertencem a binários de raios-X. São sistemas nos quais um objecto, que pode ser uma estrela normal, como o Sol, vai transferindo gás de uma forma constante para o outro objecto, um buraco negro. Este gás forma um disco de acreção
Neste estudo, as velocidades de rotação dos buracos negros foram determinadas pela análise do espectro de raios-X dos respectivos discos de acreção.
A técnica baseia-se numa previsão da Teoria da Relatividade: o gás do disco de acreção só emite radiação até um certo raio à volta do buraco negro, o chamado horizonte dos acontecimentos.
Quando o gás ultrapassa este raio, cai rapidamente para o buraco, não emitindo muita radiação. O raio crítico depende da velocidade de rotação do buraco negro, de forma que, se se medir este raio, tem-se uma estimativa directa da velocidade de rotação do buraco negro. Quanto menor for o raio, mais quentes são os raios-X emitidos a partir do disco de acreção. A temperatura dos raios-X, juntamente com o seu brilho, dá-nos o raio, que por sua vez, permite determinar a velocidade de rotação do buraco negro.
O resultado obtido para GRS 1915 pode ser importante para explicar a emissão de jactos pelos buracos negros, para modelar fontes de fulgurações de raios gama
Por exemplo, um modelo teórico de fulgurações de raios gama
baseado no colapso de uma estrela de massa elevada depende da existência de buracos negros com velocidades de rotação muito elevadas. Até agora, não havia confirmação da existência de buracos negros com esta característica.
Os investigadores concluem ainda que os três buracos negros deste estudo possuem velocidades de rotação elevadas desde que se formaram. Isto quer dizer que o núcleo colapsado da estrela de massa elevada passou o seu momento angular para o buraco negro quando este se formou.
Fonte: http://www.cfa.harvard.edu/press/pr0630.html