O efeito 'Lense-Thirring' - ou arrasto de referenciais - é o que acontece quando um buraco negro arrasta o espaço-tempo juntamente com a sua rotação
O buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, Sagittarius A*, está a girar rapidamente e a alterar o espaço-tempo à sua volta, segundo um novo estudo.
O espaço-tempo é o contínuo quadridimensional que descreve a forma como vemos o espaço, fundindo o tempo unidimensional e o espaço tridimensional para representar o tecido espacial que se curva em resposta a corpos celestes maciços.
Uma equipa de físicos observou o buraco negro, que se encontra a 26.000 anos-luz da Terra, com o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, um telescópio concebido para detetar as emissões de raios-X das regiões quentes do Universo. Os investigadores calcularam a velocidade de rotação do Sagitário A* utilizando o chamado método de fluxo de saída, que analisa as ondas de rádio e as emissões de raios-X que podem ser encontradas no material e nos gases que rodeiam os buracos negros, também conhecido como disco de acreção, de acordo com o estudo publicado a 21 de outubro na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Os investigadores confirmaram que o buraco negro está a girar, o que provoca o chamado efeito Lense-Thirring [arrasto de referenciais]. Também conhecido como frame dragging, o efeito Lense-Thirring é o que acontece quando um buraco negro arrasta o espaço-tempo juntamente com a sua rotação, disse a autora principal do estudo, Ruth Daly, professora de física na Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, que concebeu o método de escoamento há mais de uma década.
Desde a invenção do método de escoamento, Daly tem trabalhado para determinar o spin de vários buracos negros e é autora de um estudo de 2019 que explorou mais de 750 buracos negros supermassivos.
"Com este spin, Sagittarius A* estará a alterar dramaticamente a forma do espaço-tempo na sua vizinhança", observou Daly. "Estamos habituados a pensar e a viver num mundo em que todas as dimensões espaciais são equivalentes - a distância até ao teto, a distância até à parede e a distância até ao chão... todas elas são lineares, não é como se uma fosse totalmente esmagada em comparação com as outras. Mas se tivermos um buraco negro em rotação rápida, o espaço-tempo à sua volta não é simétrico - o buraco negro em rotação arrasta consigo todo o espaço-tempo, esmaga o espaço-tempo e parece uma bola de futebol", explicou.
A alteração do espaço-tempo não é motivo de preocupação, mas clarificar este fenómeno pode ser muito útil para os astrónomos, considerou Daly.
"É uma ferramenta maravilhosa para compreender o papel que os buracos negros desempenham na formação e evolução das galáxias", defendeu. "O facto de serem entidades dinâmicas que podem estar a girar e que podem ter impacto na galáxia em que se encontram - é muito excitante e muito interessante."
A rotação dos buracos negros supermassivos
A rotação de um buraco negro tem um valor de 0 a 1, sendo que 0 significa que o buraco negro não está a girar e 1 é o valor máximo de rotação. Anteriormente, não havia consenso sobre um valor para a rotação do Sagitário A*, indicou Daly.
Com o método do fluxo de saída, que é o único método que usa tanto a informação do fluxo de saída como a do material na vizinhança do buraco negro, disse Daly, Sagitário A* foi encontrado com um valor de momento angular de rotação entre 0,84 e 0,96, enquanto M87* - um buraco negro no aglomerado de galáxias Virgem que está a 55 milhões de anos-luz da Terra, foi encontrado a rodar no valor de 1 (com uma incerteza maior de mais ou menos 0,2) e está perto do máximo para a sua massa.
Embora a equipa tenha verificado que os dois buracos negros giravam a ritmos semelhantes, M87* é muito mais maciço do que Sagitário A*, comparou Daly, pelo que Sagitário A* tem menos distância a percorrer e gira mais vezes por cada volta de M87*.
Sagitário A* "está a girar muito mais rapidamente (em comparação), não porque tenha um momento angular de rotação mais elevado, mas porque tem menos distância a percorrer quando dá uma volta", esclareceu Daly.
Buracos negros e história galáctica
Conhecer a massa e o spin de um buraco negro ajuda os astrónomos a compreender como é que o buraco negro se pode ter formado e evoluído, disse Daly.
Os buracos negros que se formaram como resultado da fusão de buracos negros mais pequenos teriam normalmente um valor de rotação baixo, afirmou Dejan Stojkovic, professor de cosmologia na Universidade de Buffalo, nos Estados Unidos, que não esteve envolvido no estudo. No entanto, um buraco negro que tenha sido criado com a acreção do gás circundante teria um valor de rotação elevado.
A velocidade a que Sagitário A* está a girar indicaria que uma parte significativa da massa do buraco negro provém da acreção, apontou.
"A questão de saber se o nosso buraco negro galáctico central roda ou não, ou a que velocidade roda, é muito importante", disse Stojkovic.
"Em última análise, queremos medir o melhor possível as propriedades do centro da nossa galáxia. Desta forma, podemos aprender sobre a história e a estrutura da nossa galáxia, pôr à prova as nossas teorias ou mesmo inferir a existência de alguns objetos muito interessantes e intrigantes, como os buracos de minhoca", acrescentou Stojkovic, que foi o principal autor de um estudo de 2019 sobre as estruturas hipotéticas.
