A colaboração internacional entre o Japão e a Suécia ajudou a esclarecer como a gravidade afeta a forma da matéria ao redor de um buraco negro no binário Cygnus X-1. Suas descobertas, publicadas na Nature Astronomy este mês, ajudarão os cientistas a entender melhor a física da forte gravidade e a evolução dos buracos negros e galáxias.
Perto do centro da constelação de Cygnus está uma estrela orbitando o primeiro buraco negro encontrado no universo. Juntos, eles formam um sistema binário conhecido como Cygnus X-1. Este buraco negro também é uma das fontes de raios-X mais brilhantes do céu. No entanto, a geometria da matéria que gera essa luz era incerta. A equipe de pesquisa revelou essa informação graças a uma nova técnica de polarimetria de raios-X.
Tirar uma foto de um buraco negro não é fácil. Primeiro, um buraco negro não pode ser visto porque a luz não pode deixá-lo. Em vez de observar o próprio buraco negro, os cientistas podem observar a luz que emana da matéria ao lado dele. No caso do Cygnus X-1, essa luz será emitida por uma estrela próxima ao buraco negro.
A maior parte da luz que vemos vibra em muitas direções. A polarização filtra a luz para que vibre em uma direção. Isso é semelhante a como os óculos de neve com lentes polarizadas ajudam os esquiadores a ver onde estão descendo a montanha porque o filtro difunde a neve que reflete na neve.
"É o mesmo com raios-X duros perto de um buraco negro", diz o co-autor Hiromitsu Takahashi. “Mas esse filtro está obtendo raios X e raios gama do buraco negro. Nenhum óculos vai salvá-lo desses raios, então precisamos de outro dispositivo especial para medir essa dispersão de luz."
A equipe precisava descobrir de onde a luz vem e onde se espalha. Para ambas as medições, foi utilizado um polarímetro de balão de raios-X PoGO +. Dois modelos concorrentes descrevem como a matéria se parece ao lado de um buraco negro em um sistema binário como Cygnus X-1: o poste de luz e o modelo estendido. No modelo do poste, a corona é compacta e intimamente relacionada ao buraco negro. Os fótons se curvam em direção ao disco de acreção, o que resulta em mais reflexão da luz. No modelo estendido, a corona é maior e se espalha ao redor do buraco negro. A luz refletida pelo disco é mais fraca. Como a luz não se curvou muito na forte gravidade do buraco negro, a equipe concluiu que o buraco negro segue o modelo de corona expandida.
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Ilya Khel
