É geralmente aceito chamar de “Idade de Ouro” da física teórica dos buracos negros o período que se estende desde a descoberta em 1963 por Roy Kerr de sua solução que descreve um buraco negro em rotação até a descoberta de Stephen Hawking da evaporação de buracos negros em 1973. O trabalho de vários físicos E matemáticos da época permitiria dar um significado preciso e rigoroso ao que se entendia por buraco negro no contexto da teoria da relatividade geral, bem como às suas principais propriedades – como o famoso teorema do crescimento da área do horizonte dos buracos negros que devemos a Hawking.
Ainda estamos longe de compreender tudo o que diz respeito aos buracos negros, mas podemos sem dúvida levantar a hipótese de que estamos no início de uma nova era da física e especialmente da astrofísica dos buracos negros desde a detecção direta na Terra de ondas gravitacionais produzido pela fusão de buracos negros estelares 10 anos atrás. O próximo passo neste recente campo da astronomia deverá ocorrer por volta da década de 2030 com a detecção no espaço de ondas gravitacionais provenientes da fusão de buracos negros supermassivos pela missão eLisa.
Outra grande contribuição para esta nova era da astrofísica dos buracos negros também vem da última década da radioastronomia. Podemos, é claro, citar as imagens da sombra dehorizonte de eventos buracos negros supermassivos fornecidos pela colaboração doTelescópio Horizonte de Eventos (EHT). Mas, hoje, também podemos falar das primeiras imagens de rádio de dois buracos negros supermassivos em órbita em torno uns dos outros revelados nos dados arquivados do Hubble Satélite russo que era o RadioAstron.
Dois buracos negros orbitando um ao outro no quasar OJ287. À esquerda, um diagrama teórico, calculado por Lankeswar Dey, mostra onde estavam os buracos negros e os jatos que emanam deles quando a imagem foi obtida. À direita, parte de uma imagem obtida pelo sistema, incluindo o satélite RadioAstron (JL Gomez e al.2022), onde os dois pontos brilhantes inferiores representam a emissão de rádio dos dois buracos negros, e o ponto superior o jato do buraco negro menor. Este último é representado por uma linha pontilhada no diagrama esquerdo, enquanto os buracos negros são representados por pontos. © Universidade de Turku
Um quasar de 18 bilhões de massas solares
Como mostra um artigo publicado em O Jornal Astrofísicomas uma versão de acesso livre também existe em arXivestas imagens dizem respeito ao JO 287.
É um quasar localizado a aproximadamente 3,5 bilhões de anos do Via Láctea na direção do Constelação de câncer. Deve a sua existência à presença de um dos buracos negros mais massivos observados, uma vez que contém aproximadamente 18 mil milhões de massas solar.
Tecnicamente, é um tipo de galáxia ativo nomeado após o objeto BL típico Lacertae. Este último é até um blazar (em inglês: fonte de rádio quase estelar em chamasque pode ser traduzido como “fonte de rádio flamejante quase estelar”), o que significa que se trata de um buraco negro supermassivo cujo jato de matéria e sua radiação é direcionada quase para nós.
Mas sua outra particularidade é que ele não está sozinho. Um buraco negro, também supermassivo, mas contendo apenas 150 milhões de massas solares (o da Via Láctea contém cerca de 4) está em uma órbita muito próxima ao seu redor.
Ilustração artística de OJ287 como um sistema binário de buraco negro. O buraco negro secundário de 150 milhões de massas solares move-se em torno do buraco negro primário de 18 mil milhões de massas solares. Um disco de gás envolve este último. O buraco negro secundário é forçado a colidir duas vezes com o disco de acreção durante a sua órbita de 12 anos. ©AAS 2018
Este segundo buraco negro leva apenas 12 anos para completar esta órbita, mas está inclinado acima do plano do disco de acréscimo circunda o buraco negro principal e sofre um movimento de precessão como no caso de Mercúrio ao redor do Soldevido à teoria da relatividade geral. O pequeno buraco negro passa, portanto, através do disco de acreção duas vezes durante um período de 12 anos, mas em datas que podem ser espaçadas de um a dez anos e tem feito isso há décadas que temos observado – como ilustrado no vídeo abaixo.
Cada vez que passa pelo disco de acreção, ocorre uma erupção repentina que quadruplica o brilho do quasar durante 48 horas, como se um bilhão deestrelas acendeu de repente, o que é mais alto do que o brilho da Via Láctea. Essas explosões de luz são observadas por astrônomos desde 1888.
As análises das imagens do JO 287 são resultado da pesquisa de uma equipe internacional deastrofísicos – entre os quais membros da Universidade de Turku, na Finlândia – que publicaram um comunicado de imprensa online nesta ocasião.
RadioAstron, o Hubble russo das ondas de rádio
Mauri Valtonen explica: “ Pela primeira vez conseguimos obter a imagem de dois buracos negros girando um em torno do outro. Nesta imagem, os buracos negros são identificados pelos intensos jatos de partículas que emitem. Os próprios buracos negros são perfeitamente negros, mas podem ser detectados por esses jatos de partículas ou pelo gás incandescente que os rodeia. »
Ele acrescenta: “ A imagem dos dois buracos negros foi obtida usando um sistema de radiotelescópios incluindo satélite RádioAstron. Estava em serviço há dez anos, quando o OJ287 foi fotografado. A antena de rádio do satélite estava na metade do caminho Luao que melhorou significativamente a resolução da imagem. Nos últimos anos só conseguimos usar telescópios terrestre, cuja resolução é menos boa. »
RadioAstron era um radiotelescópio com espelho de 10 metros de diâmetro lançado do cosmódromo de Baikonurlocalizado no centro do Cazaquistão. Foi deste mesmo cosmódromo que partiram Yuri Gagarin e Valentina Tereshkova.
Embora no espaço, permitiu resumo de abertura com radiotelescópios terrestres. Usando esta técnica deinterferometriapodemos então ter o equivalente a um radiotelescópio cujo diâmetro do espelho pode ser contado em milhares de quilômetros, e ainda mais quando o RadioAstron estava em uma órbita elíptica, com uma apogeu a 360.000 quilômetros. Permitiu, portanto, criar o equivalente a um instrumento deste tamanho oferecendo, no campo das ondas de rádio do centímetro ao decacentímetro, uma resolução mil vezes maior que a do Hubble no visível!
O você sabia
Há cerca de 50 anos, a técnica de ocultações tornou possível determinar a contraparte visível do que era então apenas uma fonte de rádio surpreendentemente poderosa: 3C 273. Quando Maarten Schmidt, um astrónomo holandês, realizou então a análise espectral da luz da estrela ainda no visível, descobriu com espanto que as linhas de emissão de hidrogénio se deslocavam fortemente para o vermelho.
No entanto, 3C 273 apareceu no visível como uma estrela, embora este resultado implicasse que estava localizada fora da Via Láctea, a uma distância cosmológica. Para ser observável de tão longe, o objeto deveria, portanto, ter uma luminosidade prodigiosa. Outras fontes de rádio quase estelares, quasares segundo o nome proposto em 1964 pelo astrofísico chinês Hong-Yee Chiu, seriam descobertas em breve. Hoje, mais de 200.000 são conhecidos.
Os astrofísicos desde muito cedo procuraram compreender a natureza destas estrelas que, embora libertassem enormes quantidades de energia, pareciam ser pequenas. Primeiro pensámos que poderiam ser estrelas enormes dominadas pelos efeitos da relatividade geral, nomeadamente responsável pela mudança espectral, antes de considerarmos rapidamente que poderiam ser buracos negros supermassivos que acumulam grandes quantidades de gás.
No bestiário de estrelas relativistas que começamos a explorar seriamente durante a década de 1960, alguns, como o russo Igor Novikov e o israelense Yuval Ne’eman, chegaram a propor que os quasares são, na verdade, buracos brancos. Ou seja, regiões do Universo cuja expansão na época do Big Bang foi atrasada (hipótese de núcleo atrasado), ou a outra extremidade dos buracos de minhoca ejetando a matéria que absorveram na forma de buracos negros para outra parte do cosmos, ou mesmo para outro universo.