Os cientistas reuniram a jornada de um feixe de matéria condenada, orbitando um buraco negro quatro vezes, primeiro observacional. Sua técnica fornece um novo método para medir a massa de um buraco negro; e isso pode permitir o teste da teoria da gravidade de Einstein em um grau que poucos pensam ser possível.
Uma equipe liderada pelo Dr. Kazushi Iwasawa, do Instituto de Astronomia (IoA), em Cambridge, Inglaterra, seguiu a trilha de gás quente ao longo de um dia, enquanto percorria o buraco negro supermassivo aproximadamente à mesma distância em que a Terra orbita a Terra. Sol. Enfrentada pela extrema gravidade do buraco negro, no entanto, a órbita levou cerca de um quarto de dia em vez de um ano.
Os cientistas puderam calcular a massa do buraco negro inserindo as medidas da energia da luz, sua distância do buraco negro e o tempo que levou para orbitar o buraco negro - um casamento da relatividade geral de Einstein e da boa física Kepleriana.
Iwasawa e seu colega na IoA, Dr. Giovanni Miniutti, apresentam esse resultado hoje durante uma conferência de imprensa na Web em Nova Orleans, na reunião da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronômica Americana. O Dr. Andrew Fabian, da IoA, junta-se a eles em um artigo que será publicado na próxima edição do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Os dados são do observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia.
A equipe estudou uma galáxia chamada NGC 3516, a cerca de 100 milhões de anos-luz de distância na constelação Ursa Major, lar do Ursa Maior (ou o Arado). Pensa-se que esta galáxia abrigue um buraco negro supermassivo em seu núcleo. O gás nessa região central brilha na radiação de raios X, quando é aquecido a milhões de graus sob a força da gravidade do buraco negro.
O XMM-Newton capturou características espectrais da luz ao redor do buraco negro, exibidas em um espectrógrafo com picos indicando certos níveis de energia, com aparência semelhante às linhas irregulares de um cardiógrafo. Durante a observação de um dia, o XMM capturou uma explosão de gás excitado orbitando o buraco negro, que girou quatro vezes. Esta foi a informação crucial necessária para medir a massa do buraco negro.
Os cientistas já sabiam a distância do gás do buraco negro a sua característica espectral. (A extensão do desvio para o vermelho gravitacional, ou dreno de energia revelado pela linha espectral, está relacionada à proximidade de um objeto a um buraco negro.) Com um tempo e distância orbitais, os cientistas poderiam determinar uma medição de massa - entre 10 milhões e 50 milhões de massas solares, de acordo com valores obtidos com outras técnicas.
Embora o cálculo seja direto, a análise para entender o período orbital de um surto de raios X é nova e complexa. Essencialmente, os cientistas detectaram um ciclo repetido quatro vezes: uma modulação na intensidade da luz acompanhada por uma oscilação na energia da luz. A energia e o ciclo observados se encaixam no perfil da luz deslocada gravitacionalmente em vermelho (energia que rouba a gravidade) e o Doppler mudou (ganho e perda de energia à medida que a matéria orbital se move em nossa direção).
A técnica de análise implica, para surpresa desta equipe científica, que a geração atual de observatórios de raios-X possa obter ganhos significativos na medição da massa de buracos negros, embora com longas observações e sistemas de buracos negros com explosões duradouras. Com base nessas informações, missões propostas, como Constellation-X ou XEUS, podem fazer incursões mais profundas no teste da matemática de Einstein no laboratório de extrema gravidade.
Fonte original: Comunicado de imprensa do Instituto de Astronomia
