Cientistas encontram possível regra comum entre buracos negros

Buracos negros separados por diferenças de massa que chegam a milhões de vezes podem obedecer à mesma regra quando lançam matéria para o espaço.

Um estudo publicado na Nature Astronomy encontrou evidências de que esses objetos produzem jatos quando a quantidade de matéria que os alimenta cai para um ponto crítico semelhante, independentemente de serem buracos negros de massa estelar ou gigantes supermassivos.

A pesquisa foi conduzida por Adelle Goodwin, da Curtin University, na Austrália, e Andrew Mummery, do Institute for Advanced Study, nos Estados Unidos. O trabalho buscou comparar fenômenos que normalmente são difíceis de colocar lado a lado. Buracos negros menores podem mudar seu comportamento em períodos observáveis, enquanto sistemas supermassivos costumam evoluir em escalas que chegam a milhares de anos.

A saída encontrada pelos pesquisadores foi observar eventos de ruptura de maré. Eles acontecem quando uma estrela se aproxima demais de um buraco negro supermassivo e acaba destruída pela intensa força gravitacional. Parte de seu material passa a alimentar o objeto, criando uma oportunidade rara de acompanhar alterações no fluxo de matéria em períodos de anos, em vez de esperar transformações que poderiam levar milênios.

Os dados revelaram dois momentos distintos de expulsão de material. O primeiro aparece quando a alimentação supera o chamado limite de Eddington, referência usada para descrever quanto material um objeto compacto consegue acumular enquanto a pressão da radiação se opõe à gravidade. O segundo surge quando essa taxa cai para aproximadamente 2% desse limite.

É justamente o segundo número que tornou o resultado relevante. A faixa de cerca de 2% já havia sido observada nas mudanças de estado de buracos negros de massa estelar. Encontrar o mesmo valor em sistemas supermassivos sugere que o mecanismo responsável pela formação dos jatos pode continuar funcionando mesmo quando a escala do objeto muda radicalmente.

Esses jatos estão entre os fenômenos mais energéticos associados aos buracos negros. Eles transportam partículas e energia para regiões distantes e podem interferir no gás existente ao redor desses objetos. Entender em que momento são acionados permite construir modelos mais precisos para interpretar observações feitas em diferentes comprimentos de onda.

A análise também oferece uma forma de antecipar quando determinados buracos negros poderão produzir novas emissões. Eventos de ruptura de maré fornecem dados sobre a evolução da alimentação do objeto, permitindo calcular quando o sistema deverá se aproximar do ponto crítico identificado pelos autores. Isso abre espaço para direcionar telescópios e radiotelescópios ao alvo no período em que um jato tem maior possibilidade de surgir.

Publicado em 17 de setembro, o estudo sobre a taxa crítica para formação de jatos não afirma que todos os buracos negros se comportem de maneira idêntica. O resultado estabelece uma relação observacional entre objetos de escalas extremamente diferentes e aponta para um processo físico compartilhado. Se novas observações repetirem o padrão, um único número poderá ajudar a explicar quando alguns dos menores e dos maiores buracos negros conhecidos passam a lançar matéria de volta ao espaço.