Uma nova maneira de estimar a massa de buracos negros supermassivos fora de nossa galáxia foi proposta por astrônomos da Universidade Estadual de Moscou.
Os buracos negros são corpos cósmicos nos quais a atração gravitacional é tão grande que nem mesmo a luz consegue escapar deles. Sua existência decorre da moderna teoria da gravidade - a teoria geral da relatividade, cujo fundador foi Albert Einstein.
Apesar do fato de a presença de buracos negros na natureza não ter sido rigorosamente comprovada, os astrônomos têm razões para acreditar que tais objetos existem. Por exemplo, eles observaram repetidamente fenômenos acompanhados por uma enorme liberação de energia, que só pode ser explicada pela interação de buracos negros massivos com a matéria circundante caindo sobre eles. Nesse caso, devido ao atrito e ao aquecimento da substância, surge a radiação, que permite “ver” indiretamente um buraco negro.
Se não houver acréscimo - a queda de matéria em um corpo cósmico devido à sua força de atração - então é extremamente difícil aprender sobre a existência de um buraco negro. Pesquisadores do Instituto Astronômico Sternberg da Universidade Estadual de Moscou sob a liderança de Elena Seifina se interessaram por tais buracos negros supermassivos "adormecidos" fora de nossa galáxia e propuseram um método para estimar sua massa, mesmo que dificilmente se manifestem. Os resultados da pesquisa são publicados na revista Astronomy and Astrophysics.
Tudo começou quando os astrônomos notaram várias chamas de fontes extragaláticas. Um deles, o Swift J1644 + 57, foi observado em 2011 por vários observatórios espaciais (RXTE, Swift e Suzaku) na faixa de raios-X e gama.
Inicialmente, os pesquisadores pensaram ter visto uma explosão de raios gama, que já foi observada em galáxias distantes. No entanto, geralmente a emissão de tais chamas desaparece após um ou dois dias, enquanto, neste caso, após dois dias, a explosão tornou-se ainda mais brilhante. No total, o surto foi observado por dois anos, após os quais foi extinto.
Os astrônomos começaram a suspeitar que estavam observando o colapso de uma estrela voando a uma curta distância de um buraco negro supermassivo (dentro de três raios gravitacionais). A estrela entra em colapso devido ao fato de que as forças da gravidade diferem significativamente no lado da estrela próximo e distante do buraco negro. Ao mesmo tempo, sua matéria não cai imediatamente no buraco, mas forma um disco de acreção temporário, que começa a brilhar intensamente, como pode ser visto na Terra.
Anteriormente, Elena Seifina observou erupções semelhantes envolvendo objetos conhecidos, que são considerados buracos negros, tanto dentro quanto fora de nossa galáxia, e descobriu como a inclinação do espectro de raios-X (o gráfico da dependência da intensidade da radiação na frequência) muda durante um aumento na luminosidade.
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Ela identificou características no espectro que indicavam claramente a presença de buracos negros. Os astrônomos sugeriram que, se as formas dos espectros de chamas semelhantes são semelhantes, os processos que ocorrem nelas também são semelhantes. Conseqüentemente, eles também são causados pela destruição de estrelas por buracos negros. Isso permite a descoberta de novos objetos - candidatos a buracos negros.
Os astrônomos determinam as massas de buracos negros já observados avaliando a luminosidade máxima dos discos de acreção formados ao redor deles a partir da matéria em queda, assumindo que um equilíbrio foi alcançado no disco entre a pressão da radiação eletromagnética e as forças gravitacionais.
Comparar os rastros (a dependência da inclinação espectral na taxa de acreção) de objetos conhecidos com os rastros obtidos para novas chamas extragalácticas permitiu aos pesquisadores "pesar" buracos negros invisíveis. O novo método de "pesar" buracos negros extragalácticos adormecidos torna possível usar dados sobre objetos galácticos conhecidos, como, por exemplo, o conhecido objeto Cygnus X-1 com um buraco negro no centro, que há muito é estudado por astrônomos. Cálculos mostraram que no surto o Swift J1644 + 57 está de fato associado a um buraco negro supermassivo com uma massa de 7 × 106 massas solares.
Se observações anteriores no ultravioleta foram usadas para estimar as massas dos buracos negros, então o novo método nos permite nos limitar ao alcance dos raios-X.
Os astrônomos esperam que a versatilidade do novo método ajude a avaliar as muitas massas de vários objetos extragaláticos, como os núcleos das galáxias Seyfert e outros, quando os métodos tradicionais fundamentalmente não funcionam.
Com base em materiais do serviço de imprensa da Moscow State University
Autor: Alexey Ponyatov
