Qual o limite para a aproximação de um buraco negro?

Quando o mocinho escapa do buraco negro, ele o faz no último minuto, atravessando a fronteira entre a segurança e o horizonte de eventos. Em física, esse limiar é chamado de órbita circular estável mais interna (em inglês, innermost stable circular orbit, ou ISCO), e sua exata localização jamais pôde ser determinada – até agora.

A linha amarela marca a ISCO desse buraco negro que devorou uma estrela, tornando-se uma fonte de raios x conhecida como Swift J1644 + 57.Fonte:  NASA/Divulgação

Um grupo de pesquisadores descobriu como determinar a ISCO, usando o mapeamento de reverberação da luz que é emitida quando nuvens de gás e matéria são tragadas por um buraco negro: as regiões ao redor se iluminam de maneira diversa, e é essa diferença que é mapeada.

Quando a matéria escorrega do disco de acreção (todo o material difuso que orbita ao redor do buraco negro), ele passa necessariamente pela ISCO. Ao entrar no buraco negro, o que foi engolido se torna tão quente que emite uma luz intensa em todas as direções – na verdade, uma grande faixa de radiação de raios X de alta energia, observável da Terra. Porém, os detalhes da estrutura do disco de acreção se perdem.

Mapeando o caminho da luz

A luz emitida é tão intensa que chega às regiões dominadas por aglomerados de gás frio, além do disco. O que se dá então é a geração de mais luz, com a energização do gás frio pelos raios X. Essa fluorescência também pode ser vista daqui.

O que os astrônomos Dan Wilkins, da Stanford University, Christopher Reynolds e Agustin Caralde Fabian, ambos da University of Cambridge, fizeram foi acompanhar o caminho percorrido pela luz emitida (que brilha de maneiras diferentes ao longo do trajeto).

Os astrônomos simularam em computador a maneira como o movimento do gás dentro da ISCO afeta a emissão de raios X nas imediações do buraco negro e no exterior gasoso, limitando a localização do limiar. O resultado a que eles chegaram foi publicado na Monthly Notices da Royal Astronomical Society, mas ainda precisará ser comprovado pela próxima geração de telescópios de raios X.

Uma singularidade para chamar de lar

Saber onde está o limiar de onde podemos escapar de uma singularidade é essencial, se considerarmos buracos negros como possíveis locais habitáveis no cosmos.

Em janeiro deste ano, os físicos Pavel Bakala, Jan Docekal e Zuzana Turonova, da Silesian University in Opava, publicaram no Astrophysical Journal uma análise de como podemos viver orbitando um buraco negro.

Por todo o Universo pode-se achar o eco do Big Bang, o chamado fundo cósmico de microondas (CMB). Ele é gelado; alguns graus apenas acima do zero absoluto. Ao ser tragado por um buraco negro, ele é aquecido pelas altas energias emitidas pela imensa gravidade.

Um sol e uma noite

Se o buraco negro estiver girando, a luz do CMB será concentrada em um único ponto, como um sol, enquanto o horizonte de eventos cobre 40% do céu – voilà, você tem um sol e uma noite pra o seu hipotético planeta em órbita de um buraco negro.

Ele precisaria ser grande o suficiente para criar uma "zona habitável" logo acima de seu horizonte de eventos, onde o CMB atinge o pico na parte UV do espectro de luz (quente o suficiente para termos água líquida).

Segundo o trabalho, o problema seria a dilatação do tempo. O planeta teria que orbitar o buraco negro quase à velocidade da luz; cada segundo nesse planeta seria igual a horas na Terra.

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