Crédito da imagem: JHU
Por mais de 30 anos, os astrofísicos acreditam que os buracos negros podem engolir matéria próxima e liberar uma tremenda quantidade de energia como resultado. Até recentemente, no entanto, os mecanismos que aproximam a matéria dos buracos negros eram pouco compreendidos, deixando os pesquisadores intrigados com muitos dos detalhes do processo.
Agora, no entanto, simulações em computador de buracos negros desenvolvidos por pesquisadores, incluindo dois da Universidade Johns Hopkins, estão respondendo a algumas dessas perguntas e desafiando muitas suposições comuns sobre a natureza desse enigmático fenômeno.
“Apenas recentemente, membros da equipe de pesquisa? John Hawley e Jean-Pierre De Villiers, ambos da Universidade da Virgínia? criou um programa de computador poderoso o suficiente para rastrear todos os elementos de acréscimo em buracos negros, desde turbulência e campos magnéticos até gravidade relativística ”, disse Julian Krolik, professor do Departamento de Física e Astronomia Henry A. Rowland da Johns Hopkins, e líder da equipe de pesquisa. “Esses programas estão abrindo uma nova janela para a complicada história de como a matéria cai nos buracos negros, revelando pela primeira vez como os campos magnéticos emaranhados e a gravidade einsteiniana se combinam para extrair uma última explosão de energia da matéria condenada ao aprisionamento infinito em um buraco negro. orifício."
Perto da borda externa do buraco negro, onde a descrição newtoniana da gravidade se decompõe, órbitas comuns não são mais possíveis. Nesse ponto ? ou assim foi imaginado nas últimas três décadas? a matéria mergulha rápida, suave e silenciosamente no buraco negro. No final, de acordo com a imagem predominante, o buraco negro? exceto por exercer sua força gravitacional? é um destinatário passivo de doações em massa.
Os primeiros cálculos realistas da equipe que caem em buracos negros contradizem fortemente muitas dessas expectativas. Eles mostram, por exemplo, que a vida nas proximidades de um buraco negro é tudo menos calmo e quieto. Em vez disso, os efeitos relativísticos que forçam a matéria a mergulhar para dentro ampliam movimentos aleatórios dentro do fluido para criar violentos distúrbios na densidade, velocidade e força do campo magnético, levando ondas de matéria e campo magnético para lá e para cá. Essa violência pode ter consequências observáveis, de acordo com o co-líder da equipe de pesquisa Hawley.
“Assim como qualquer fluido que tenha sido agitado a turbulência, a matéria imediatamente fora da borda do buraco negro é aquecida. Esse calor extra produz luz adicional que os astrônomos da Terra podem ver ”, disse Hawley. “Uma das características dos buracos negros é que a emissão de luz varia.
Embora isso seja conhecido há mais de 30 anos, ainda não foi possível estudar as origens dessas variações. As violentas variações no aquecimento? agora visto como um subproduto natural das forças magnéticas próximas ao buraco negro? oferecem uma explicação natural para o brilho em constante mudança dos buracos negros ".
Uma das propriedades mais impressionantes de um buraco negro é a capacidade de expulsar jatos à velocidade da luz. Embora se espere há muito tempo que os campos magnéticos sejam cruciais para esse processo, as simulações mais recentes mostram pela primeira vez como um campo pode ser expulso do gás acumulado para criar esse jato.
Talvez o resultado mais surpreendente das novas simulações de computador da equipe seja que os campos magnéticos trazidos para perto de um buraco negro em rotação também acoplam a rotação do buraco à órbita mais distante, da mesma maneira que a transmissão de um carro conecta seu motor em rotação ao eixo. Diz Krolik: "Se um buraco negro nasce girando extremamente rapidamente, seu 'trem de força' pode ser tão poderoso que sua captura de massa adicional faz com que sua rotação diminua. A acumulação de massa atuaria como um "governador", impondo um limite de velocidade cósmica nas rotações dos buracos negros ".
Segundo Krolik, esse "governador" pode ter fortes implicações para muitas das propriedades mais impressionantes dos buracos negros. Acredita-se amplamente, por exemplo, que a força do jato de um buraco negro esteja relacionada ao seu giro, de modo que um "limite de velocidade de giro" possa determinar uma força característica dos jatos, disse Krolik.
Financiada pela National Science Foundation, esta pesquisa está sendo publicada em uma série de quatro artigos no The Astrophysical Journal. ((De Villiers et al 2003, ApJ 599, 1238; Hirose et al. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers et al. ApJ 620, 879; Krolik et al. Abril de ApJ em abril de 2005 no prelo.)) As simulações foram realizadas no San Diego Supercomputer Center, apoiado pela NSF. A equipe de pesquisa também incluiu Shigenobu Hirose, também de Johns Hopkins.
Fonte original: Comunicado de imprensa da JHU
