É Verdade Que a NASA Viu Algo Saindo de um Buraco Negro pela Primeira Vez?

Na semana passada muitos sites comentaram sobre esse assunto e as redes sociais propagaram o que parecia ser algo inacreditável. A maioria dizia que a NASA havia visto algo saindo de um buraco negro, e isso de fato desafiaria tudo que a humanidade conhece até então sobre buracos negros. Será que precisamos reconsiderar o que aprendemos? Será que alguma coisa consegue escapar de um deles, sendo que nem mesmo a luz consegue? A resposta é: Ainda não. Isso porque a maioria das notícias foi escrita com um enfoque totalmente diferente do que realmente foi observado, estudado e divulgado pelos astrônomos.

Se você não entende muito de astronomia, de corpos celestes e do espaço sideral como um todo, não se preocupe. Tentaremos simplificar ao máximo esse assunto para que você possa ter uma leitura leve e dinâmica. É claro que alguns termos são inevitáveis, mas acreditamos que você conseguirá entender, e sair bem mais informado do que andaram divulgando pela internet. Vamos então saber mais sobre esse assunto?

Em primeiro lugar você precisa saber o que é um buraco negro. Buracos negros são objetos celestes com uma massa muito, muito grande mesmo. Sendo que alguns deles podem possuir milhões ou bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e ocupam um espaço muito pequeno considerando a massa que possuem. O campo gravitacional se torna tão poderoso, que nem mesmo a luz, viajando a 300.000 km/s (no vácuo), é maior do que a sua velocidade de escape. Assim sendo, a luz que entra em um buraco negro não consegue mais sair, fazendo com que o buraco negro não consiga ser observado pelas técnicas usuais que analisam a luz emitida ou refletida pelos objetos celestes.

A velocidade de escape é simplesmente a velocidade necessária para que um objeto possa "escapar" da atuação de um determinado campo gravitacional. A velocidade de escape na superfície de Terra, por exemplo, é de aproximadamente 11,2 km/s, ou seja, para que um objeto possa fugir da atuação da gravidade de nosso planeta, precisa ser lançado ao espaço com uma velocidade maior do que esta. Para escapar de buracos negros supermassivos e considerando que isso fosse possível, precisaria ter uma velocidade absurdamente alta, acima de qualquer lei da física.

Buracos negros são objetos celestes com massa muito, muito grande. Sendo que alguns deles podem possuir milhões
ou bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e ocupam um espaço muito pequeno considerando a massa que possuem.

Você deve se perguntar: Se eu não consigo ver um buraco negro, uma vez que até mesmo a luz é "sugada" para o seu interior, como ele é detectado? Pois bem, hoje em dia a principal forma de encontrar um buraco negro é observar os efeitos que ele causa nas regiões próximas a ele, visto que ele tende a atrair tudo o que está a sua volta. Se for medida a velocidade com que os objetos se deslocam em direção a ele é possível descobrir a sua massa. Quando um buraco negro absorve matéria dos corpos que estão próximos, esta matéria vai sendo comprimida, esquenta significativamente e emite uma grande quantidade de radiação na forma de raios-X. Os primeiros buracos negros foram descobertos justamente por equipamentos que possuíam sensores capazes de captar essa emissão de raios-X.

Buracos negros supermassivos, aqueles são encontrados no centro das galáxias, e que possuem uma massa milhões a bilhões de vezes maiores do que nosso Sol, não emitem nenhuma luz por conta própria, mas geralmente são cercados por discos ou anéis de partículas de matéria extremamente quentes, "incandescentes", também conhecidos pelo nome de "discos de acreção". Assim sendo, antes que alguma coisa possa "cair nele" e "sumir de vez", o material é acelerado pela poderosa força gravitacional do buraco negro.

Buracos negros supermassivos geralmente são cercados por discos ou anéis de partículas de matéria extremamente quentes,
"incandescentes", também conhecidos pelo nome de "discos de acreção". A imagem representa a concepção artística dos discos de acreção

As partículas de matéria se distribuem em torno da fronteira que separa os lados de fora e de dentro do buraco negro, um limiar conhecido como "horizonte de eventos". É importante ressaltar que o "horizonte de eventos" é fronteira teórica ao redor de um buraco negro, a partir da qual a força da gravidade é tão forte que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar, uma vez que a sua velocidade é inferior à velocidade de escape do mesmo. A força da gravidade também atrai gases, que começam a girar cada vez mais rápido ao redor do buraco negro, em uma espécie de redemoinho. A velocidade é tão alta que os gases se aquecem e começam a brilhar em diversos espectros de luz.

Outra fonte de radiação próxima de um buraco negro é o que se chama de corona, também conhecido como "coroa". Coronas são compostas de partículas altamente energéticas, que geram raios-X, mas os detalhes sobre sua aparência, como se formam, e suas temperaturas ainda não são claras. O que se sabe atualmente é que elas contêm partículas, que podem se mover a velocidades próximas à da luz.

Os astrônomos acreditam que as coronas possam ser de dois tipos. O primeiro é denominado de "poste de luz", e diz que as coronas são fontes compactas de luz, semelhante a lâmpadas, que ficam acima e abaixo do buraco negro, ao longo do seu eixo de rotação. O segundo modelo propõe que as coronas são distribuídas de forma mais difusa, tanto como uma grande nuvem ao redor do buraco negro, quanto como um "sanduíche" que envolve o disco em torno da matéria como fatias de pão. Na verdade, é possível que as coronas alternem entre ambos os tipos. Entenderam até agora?

O modelo do telescópio espacial de raios-X chamado NuSTAR,
em escala reduzida, em exibição no Instituto de Tecnologia da Califórnia

Agora vamos voltar ao assunto principal desta notícia, onde foi amplamente divulgado que a NASA teria visto algo saindo de um buraco negro. Bem, tecnicamente a NASA não "viu" nada saindo de dentro de um buraco negro. Isso que dizer que o título das notícias estavam errados? Não necessariamente. Apesar de nada escapar da atração gravitacional de um buraco negro, o mesmo não se pode dizer em relação ao que existe ao seu redor.

Dois telescópios espaciais da NASA, o Swift e NuSTAR (Conjunto Telescópico para Espectroscopia Nuclear), detectaram uma enorme ejeção de raios-X proveniente de um buraco negro supermassivo. As observações começaram quando o Swift, que monitora o céu em busca de explosões cósmicas de raios-X e raios gama, registrou um grande pulso de energia vindo de um buraco negro supermassivo chamado Markarian 335, ou Mrk 335, que vem sendo estudado há algum tempo.

Para que vocês tenham uma ideia o Markarian 335 está a 324 milhões de anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Pégasus. Esse buraco negro possui cerca de 10 milhões de vezes a massa do nosso Sol, ocupando um espaço apenas 30 vezes maior do que nossa estrela. O Mrk 335 gira tão rápido que ele arrasta para dentro dele o espaço e o tempo ao seu redor. O mesmo se localiza no centro de uma galáxia, e já foi um dia, uma das mais brilhantes fontes de raios-X do espaço sideral, sendo que é o sistema mais distante cuja massa e velocidade de rotação já foram calculados.

"Algo muito estranho aconteceu em 2007, quando o Mrk 335 se tornou 30 vezes menos brilhante. O que conseguimos descobrir é que ele continuava a emitir raios-X, mas não atingia os mesmos níveis de brilho e estabilidade que tinham sido vistos antes", disse Luigi Gallo, astrofísico e professor associado da Universidade Saint Mary, no Canadá, que é o principal pesquisador relacionado ao projeto de exploração de buracos negros supermassivos.

Luigi Gallo, astrofísico e professor associado
da Universidade Saint Mary, em Halifax, no Canadá

Dirk Grupe, astrofísico e professor assistente da Universidade Estadual de Morehead, localizada no Kentucky, nos Estados Unidos, que também participa do projeto, já vinha utilizando o Swift regularmente para monitorar o buraco negro desde 2007.

Em setembro de 2014, o Swift registrou um grande pulso de energia no Mrk 335. Uma vez observado por Luigi Gallo, o mesmo enviou um pedido para a equipe do NuSTAR, para que acompanhasse aquele acontecimento sobre o Mrk 335, como parte de um programa de "oportunidade observacional", onde as observações previamente agendadas são interrompidas quando acontecem eventos importantes. Oito dias depois a equipe do NuSTAR redirecionou o espectroscópio nuclear em direção ao Mrk 335, que registrou o grande pulso de energia vindo dele. 

O NuSTAR é um telescópio espacial de raios-X, que foi lançado pela NASA em 13 de junho de 2012, sendo que ele gera imagens com uma resolução dez vezes maior do que a obtida com os atuais telescópios de raios-X. Ele também é cem vezes mais sensível do que seus antecessores, que funcionam na mesma região do espectro eletromagnético. Assim sendo, após uma análise cuidadosa dos dados obtidos com a ajuda do NuSTAR, os astrônomos perceberam que estavam "vendo" a ejeção e eventual colapso, de uma corona do buraco negro Mrk 335.

"Esta é a primeira vez que conseguimos ser capazes de relacionar a ejeção da corona a um pulso de energia", disse Dan Wilkins, astrônomo da Universidade Saint Mary, co-autor de um novo estudo sobre os resultados que foram divulgados em uma publicação chamada "Monthly Notices" da Sociedade Astronômica Real do Reino Unido.

"Isso vai nos ajudar a entender como os buracos negros supermassivos abastecem alguns dos objetos mais brilhantes do universo", continuou.

"Primeiramente a corona se agrupou, e em seguida se lançou para cima como se fosse um jato. Nós ainda não sabemos como esses jatos em buracos negros se formam, mas essa é uma possibilidade emocionante, visto que a corona deste buraco negro, estava começando a formar a base de um jato, antes de entrar em colapso", completou.

Entretanto, como os pesquisadores podem dizer que a corona se movimentou? A corona emite uma luminosidade de raios-X, que tem um espectro ligeiramente diferente da luz proveniente do disco de acreção ao redor do buraco negro. Ao analisar o espectro da luz de raios-X do Mrk 335, em toda uma gama de comprimentos de onda observados pelo Swift e pelo NuSTAR, os pesquisadores puderam dizer que foi a corona de luz de raios-X que resplandeceu, e que esse brilho foi devido a movimentação da corona.

Coronas podem se mover muito rapidamente. De acordo com os cientistas, a corona associada ao Mrk 335 estava viajando a uma velocidade de cerca de 20% da velocidade da luz. Quando isso acontece, e a corona se lança em nossa direção, sua luz aparece em um efeito chamado "Doppler relativístico".

Concepção artística de um buraco negro supermassivo. A ejeção de sua corona (representada pela esfera de luz púrpura)
pela primeira vez pode ser associado a um pulso de energia de raios-X. A real aparência de uma corona é desconhecida

Juntando tudo isso, os resultados mostram que o pulso de energia de raios-X deste buraco negro foi causado pela ejeção da corona. Não é a primeira vez que emissões de raios-X são detectados a partir de buracos negros, mas foi a primeira vez que um pulso de energia de raios-X pode ser associado a ejeção da corona.

"A natureza da fonte energética de raios-X, que chamamos de corona é misteriosa. No entanto, tendo agora a capacidade de ver mudanças dramáticas como esta, estamos tendo pistas sobre seu tamanho e sua estrutura", disse Fiona Harrison, a principal pesquisadora do NuSTAR, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, nos Estados Unidos, que não esteve envolvida no estudo. Muitos outros enigmas sobre buraco negros permanecem. Os astrônomos agora querem entender o que primordialmente causa a ejeção da corona.

Bom, agora acredito que você está bem mais informado sobre o que realmente aconteceu. Isso não muda a teoria de que nada escapa de um buraco negro, nem mesmo a luz. Apesar da notícia ser válida, a forma como ela foi apresentada para as pessoas, foi um tanto quanto errônea. De qualquer forma, agora você já sabe um pouco mais sobre buracos negros, não é mesmo?