Embora os buracos negros possam sempre ser negros, eles ocasionalmente emitem algumas rajadas intensas de luz do lado de fora do horizonte de eventos.

Simulação de um buraco negro expelindo jatos. Crédito da imagem: B. Ripperda et al., Astrophysical Journal Letters

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Anteriormente, o que exatamente causava essas explosões era um mistério para a ciência. Esse mistério foi resolvido recentemente por uma equipe de pesquisadores que usou uma série de supercomputadores para modelar os detalhes dos campos magnéticos dos buracos negros com muito mais detalhes do que qualquer esforço anterior. As simulações apontam para a quebra e reconstrução de campos magnéticos superfortes como a fonte das explosões superbrilhantes.

Os cientistas sabem que os buracos negros têm poderosos campos magnéticos ao seu redor há algum tempo. Normalmente, essas são apenas uma parte de uma dança complexa de forças, materiais e outros fenômenos que existem ao redor de um buraco negro. Essa dança complexa tem sido notoriamente difícil de modelar, mesmo com supercomputadores avançados, então, tentar entender os detalhes do que está acontecendo ao redor de um buraco negro provou ser excepcionalmente difícil.

Computadores mais fortes podem lidar com problemas difíceis de computador e, graças a Lei de Moore, é exatamente isso que a humanidade tem agora. Dr. Bart Ripperda, co-autor principal do estudo e pós-doutorando no Flatiron Institute e na Universidade de Princeton, e seus colegas utilizaram três clusters de supercomputação separados para produzir a imagem mais detalhada da física acontecendo fora do horizonte de eventos de um buraco negro.

Os campos magnéticos, sem surpresa, desempenharam um papel importante nessa física. Mas o mais importante, eles desempenharam um papel crítico no desenvolvimento de flares. Especificamente, erupções se formaram quando os campos magnéticos se separaram e depois se juntam novamente. A energia magnética desencadeada por esses processos sobrecarrega os fótons no meio circundante, e alguns desses fótons são ejetados diretamente no horizonte de eventos do buraco negro, enquanto outros são ejetados para o espaço na forma de erupções.

As simulações mostraram como a quebra e a criação de conexões de campo magnético que eram invisíveis em resoluções anteriormente disponíveis. A imagem do Dr. Ripperda e de seu colega tinha 1000 vezes a resolução de qualquer simulação de buraco negro disponível anteriormente. As simulações mais precisas do mundo não podem compensar um modelo incorreto, então as simulações anteriores ignoraram os recursos básicos das interações dos buracos negros.

Com a alta resolução veio uma maior compreensão. As novas simulações modelaram com precisão como funciona o processo do campo magnético ao redor do horizonte de eventos. Primeiro, o material coletado no disco de acreção migra em direção aos “polos” do buraco negro. A migração de material carregado como esse certamente afetará as linhas do campo magnético, que tentam se mover com ele. Parte desse processo de movimento faz com que algumas das linhas do campo magnético se quebrem e potencialmente se reconectem com uma linha de campo diferente. Em alguns casos, forma-se um bolsão de material que é isolado de outras forças externas, mas é eventualmente lançado em direção ao próprio buraco negro ou ao resto do universo. É daí que vêm os flares.

Todos esses processos são difíceis de simular, mesmo em um cluster de supercomputadores. No entanto, a maioria das simulações é construída para se ajustar melhor aos dados existentes. A coleta de dados para testar essas simulações ainda está longe. Mas você pode ter certeza de que alguém, em algum lugar, já está trabalhando nisso.

Mais informações:

• Flatiron Institute – Origem das explosões de buracos negros supermassivos identificadas: as maiores simulações de todos os tempos sugerem cintilação alimentada por 'reconexão' magnética
• B. Ripperda et al – Erupções de buracos negros: Ejeção de fluxo magnético acumulado através de reconexão mediada por plasmóide 3D
• Fluxo Óptico – Pesquisadores identificaram a fonte das explosões de buracos negros supermassivos como sendo uma “reconexão” magnética em torno do horizonte de eventos
• Tech Explorist – Astrofísicos identificaram a origem das explosões de buracos negros supermassivos

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Referência:

TOMASWICK, Andy. We Finally Understand how Black Holes can Release Powerful Flares. Universe Today, 08, fev. 2022. Disponível em: <https://www.universetoday.com/154451/we-finally-understand-how-black-holes-can-release-powerful-flares/>. Acesso em: 09, fev. 2022.