Buracos negros 'dançam' juntos em incrível simulação da NASA

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Imagem: Imagem: dois buracos negros dançando juntos. Crédito: NASA/Reprodução.
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O que acontece quando dois buracos negros supermassivos se aproximam? Segundo a NASA, eles dançam juntinhos em passos hipnotizantes. Os resultados de uma simulação de computador feita por pesquisadores da agência são surpreendentes. Segundo o modelo, apresentado ao mundo em 15 de abril, a irresistível força da gravidade gera extrema curva e distorce a luz dos anéis brilhantes de gás superaquecido que circulam os buracos negros do sistema binário simulado — e a dança pode durar milhares de anos.

Colocando buracos negros supermassivos para dançar

Para criar a simulação, o pesquisador Jeremy Schnittman, um astrofísico da Centro de Voos Espaciais Goddard (GSFC — NASA Goddard Space Flight Center) de Greenbelt, em Maryland, nos Estados Unidos, computou de que forma a luz produzida no disco de acreção — um anel de gás extremamente quente que envolve o buraco negro — se curvaria em torno do tecido deformado do espaço-tempo um do outro. Ele calculou os movimentos quadro a quadro em um dia, usando o Discover, um supercomputador do Centro de Simulação Climática do GSFC.

A animação mostra dois buracos negros: o maior dos dois, que tem aproximadamente 200 milhões de vezes a massa do nosso Sol, está envolto em anéis vermelhos de gás extremamente quente (o disco de acreção). Orbitando esse gigante, há um segundo buraco negro, pesando aproximadamente metade de sua massa, com anéis de gás e poeira ilustrados em azul.

Forças gravitacionais poderosas puxam e deformam a estrutura do espaço-tempo enquanto um buraco-negro orbita o outro, dobrando a luz dos discos de acreção do parceiro na dança cósmica. Quanto mais perto se chega de um deles na simulação, mais contorcido o outro fica. "Ao olhar de perto cada buraco negro, revelam-se múltiplas imagens distorcidas do parceiro", explicou Schnittman no comunicado.

A visualização começa com a parte de cima do buraco negro menor orbitando o maior. No começo, nenhum dos dois parece muito afetado pela proximidade do outro, mas isso muda quando o ponto de vista vai para o plano orbital: agora, quando um buraco negro passa na frente do outro, a luz do objeto que está atrás se contorce e enrola para seguir a distorção gravitacional. As cores da visualização são escolhas artísticas, uma vez que discos de acreção em buracos negros supermassivos deveriam emitir luz na faixa ultravioleta do espectro. No buraco negro de menor massa – o azul –, o gás do disco queimaria um pouco mais quente do que no mais pesado, de acordo com o relatório da NASA.

Liberando energia em uma dança infinita

A força gravitacional no centro do buraco negro é tão irresistível que não apenas a luz pode escapar. Em seu núcleo, há uma região escura de densidade infinita conhecida como singularidade, delimitada pelo horizonte de eventos do buraco negro – também conhecido como “ponto de não retorno”. Imediatamente fora do horizonte de eventos, a gravidade dobra os fótons em uma curva conhecida como "esfera de fótons". Girando ao redor dessa esfera, estão os discos de acreção de gás e poeira superaquecidos, rodopiando em velocidades altíssimas e liberando radiação eletromagnética, como raios X, ondas de rádio, micro-ondas e raios gama.

Acredita-se que a maioria das grandes galáxias têm em seu centro um buraco negro supermassivo — com milhões ou até bilhões de vezes mais massa do que o nosso sol. Os sistemas binários desses buracos negros monstruosos surgem de colisões de galáxias: na maioria das vezes os buracos negros giram juntos em espiral de modo que apenas uma fração das galáxias fundidas retenha dois buracos negros em órbita, como informou a NASA em 2018.

Nesses sistemas em que há dois buracos negros supermassivos, a distorção de luzes que parece saída de uma casa de espelhos de parque de diversões pode persistir por muito tempo, segundo Schnittman afirma no comunicado. "Acreditamos que eles são o tipo de sistema binário de buraco negro em que ambos podem manter os discos de acreção por milhares de anos," ele finalizou.

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