Do nosso ponto de vista único no cosmos, é realmente difícil entender o espaço tridimensional, imaginar que um buraco negro pode ajudar a entender o universo é uma tarefa também curiosa.
Podemos facilmente mapear estrelas em constelações em relação umas às outras, mas saber quais estão mais próximas e quais estão mais distantes é muito mais difícil de medir.
Uma maneira de determinar a distância de objetos no espaço é usando velas padrão – objetos de brilho intrínseco conhecido.
Os astrônomos medem a diferença entre o quão brilhante o objeto realmente é e o quão brilhante ele parece para nós a anos-luz de distância, e usam essa diferença para calcular a distância que a luz viajou.
Essas velas incluem estrelas pulsantes cujo brilho intrínseco está ligado ao tempo de seus pulsos e supernovas com uma faixa limitada de brilho de pico.
Agora, os astrônomos demonstraram a viabilidade do que parece ser a ferramenta mais improvável do Universo para este conjunto – buracos negros supermassivos. Ou, pelo menos, os ecos deles.
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Você pode estar se sentindo um pouco perplexo aqui. Embora seja verdade que sabemos (mais ou menos) como os buracos negros são brilhantes, isso não ajuda em nada – porque eles são, bem, o oposto de brilhantes.
Eles não emitem nenhuma radiação perceptível; eles são efetivamente invisíveis.
Existem cerca de um bilhão de buracos negros de massa estelar na Via Láctea; temos identificado apenas um punhado.
Buracos negros supermassivos que residem no coração das galáxias, no entanto, são muito diferentes.
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Não, ainda não podemos vê-los; mas se estiverem ativos, o material ao redor deles brilha muito intensamente. E é a maneira como a luz se comporta neste ambiente imediato que pode ser usada para determinar seu brilho intrínseco.
Um buraco negro supermassivo ativo é aquele que se alimenta de material, e esse material é estruturado em torno do buraco negro em uma arquitetura conhecida. No centro está o próprio buraco negro supermassivo, uma besta que pode ter milhões a dezenas de bilhões de vezes a massa do Sol.
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Em torno dele gira um disco de material, sifonando gravitacionalmente para o buraco negro, um pouco como água circulando e caindo em um ralo. Este é o disco de acreção, e as intensas forças gravitacionais e de fricção nele aquecem o material e fazem com que ele brilhe intensamente.
É esse toro externo que é a chave para uma técnica conhecida como mapeamento de eco, ou mapeamento de reverberação.
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De vez em quando, a região do disco de acreção mais próxima de um buraco negro supermassivo ativo brilha intensamente em comprimentos de onda principalmente ópticos e ultravioleta – e quando atinge o toro, “ecoa”.
A luz óptica e ultravioleta é absorvida pela nuvem empoeirada, que aquece e emite essa energia térmica na forma de luz infravermelha média.
Os discos de acréscimo podem ser enormes; pode levar anos para que a luz alcance o toro e seja reemitida. Mas, como sabemos a velocidade da luz, os astrônomos podem usar o tempo entre o clarão e o eco para calcular a distância entre a borda interna do disco de acreção e o toro.
É aqui que fica realmente inteligente. Sabemos que a borda interna do disco de acreção está incrivelmente quente. E sabemos que o disco fica mais frio à medida que nos afastamos do buraco negro.
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Quando a temperatura cai para cerca de 1.200 graus Celsius (2.200 graus Fahrenheit), é quando as nuvens de poeira podem se formar.
Portanto, a distância entre o toro e a borda interna do disco de acreção é diretamente proporcional a essa temperatura incrivelmente quente.
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Se conhecermos a distância, podemos calcular a temperatura – e uma vez que sabemos a temperatura, podemos calcular a quantidade de luz que essa região está emitindo um estrondoso Brilho intrínseco. Esse link é chamado de relação RL (para raio e luminosidade).
Bem, obviamente não é tão simples como “boom”. Você precisa observar um buraco negro com muito cuidado durante longos períodos de tempo para detectar o flash ótico / ultravioleta e o eco infravermelho médio.
Uma equipe de astrônomos liderada por Qian Yang, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, analisou quase duas décadas de dados coletados por telescópios óticos baseados em terra para procurar o flash ótico.
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Em seguida, eles estudaram os dados coletados entre 2010 e 2019 pelo Near Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer da NASA, procurando por chamas infravermelhas correspondentes.
Eles identificaram 587 buracos negros supermassivos com um flash óptico e um eco infravermelho médio – a maior pesquisa deste tipo.
Fonte: ScienceAlert
