Apesar de há muito se especular que buracos negros giram, evidências nunca foram realmente claras
A 55 milhões de anos-luz de distância, na galáxia conhecida como M87, existe um buraco negro supermassivo. Ele é poderosamente ativo, com uma massa de 6.5 bilhões de sóis e, em 2019, foi o primeiro a ser fotografado diretamente. A imagem de rádio capturada pelo Event Horizon Telescope (EHT) mostra um halo de luz distorcido pela gravidade do buraco negro e direcionado para nós.
De um lado do halo, a luz é mais brilhante, o que, segundo a relatividade geral, se deve à rotação do buraco negro. Foi a primeira confirmação direta de que o buraco negro gira. Um novo estudo publicado na Nature nos deu mais evidências rotacionais. Não é surpreendente que o buraco negro supermassivo de M87 gire. Tudo, desde estrelas até planetas, gira, então os astrônomos esperam que todos os buracos negros também girem.
O desafio é provar isso. Como os buracos negros não possuem características de superfície, a única maneira de determinar sua rotação é pelo seu efeito de torção no espaço e no tempo e como isso afeta a luz, o gás e a poeira próximos. As observações do EHT são consistentes com um buraco negro em rotação, mas, claro, isto pressupõe que a teoria da relatividade geral de Einstein esteja correta. Portanto, seria bom ter alguma evidência rotacional que não se baseasse nessa suposição.
![O buraco negro do M87 está realmente girando 2 02 4](/wp-content/uploads/2023/10/02-4.jpg)
Este novo estudo analisa um efeito rotacional conhecido como precessão. Pode-se notar esse efeito em coisas como piões. Se girarmos um pião, notaremos que sua orientação muda lentamente. O eixo de rotação entra em precessão graças à força da gravidade da Terra tentando fazê-lo cair. Muitos corpos em rotação entram em precessão.
A Terra, por exemplo, entra em precessão graças à atração da Lua. É por isso que há milhares de anos a estrela norte não era Polaris, mas a estrela Thuban na constelação de Draco. Como o M87 está ativo, ele gera jatos tremendos que se afastam dos polos rotacionais quase à velocidade da luz. Se ele estiver em precessão, a direção desses jatos deverá mudar com o tempo. Foi isso que o novo estudo procurou.
A equipe analisou mais de 17 anos de dados de rádio sobre o jato do buraco negro e descobriu que a orientação do jato mudou ligeiramente ao longo do tempo. Ele oscila cerca de 10 graus com um ciclo periódico de 8 a 10 anos. Isto significa que seu eixo de rotação está em precessão dentro deste intervalo. Como a precessão é um efeito direto da rotação, se trata de uma confirmação.
![O buraco negro do M87 está realmente girando 3 03 2](/wp-content/uploads/2023/10/03-2.jpg)
Embora a equipe tenha confirmado a rotação, o estudo levanta a questão sobre o que exatamente causa a precessão do buraco negro. A Terra e os topos entram em precessão porque experimentam um puxão gravitacional de outro corpo. O M87 tem a maior massa da região e não existe nenhum corpo próximo com massa semelhante. Então o que acontece? A resposta pode estar no efeito Lense-Thirring. Na relatividade geral, uma massa em rotação gira o espaço-tempo em torno dela, o que significa que qualquer coisa que a orbite pode ter uma órbita distorcida.
O efeito é pequeno para corpos como a Terra, embora tenha sido observado. Para buracos negros, o efeito Lense-Thirring pode ser poderoso. É possível que isto faça com que o disco de acreção de material que o rodeia fique ligeiramente torto e, quando o seu material é consumido, exerça um ligeiro torque, causando-lhe precessão. Se isso for verdade, então os jatos de muitos outros buracos negros supermassivos deverão ter um efeito semelhante.
O que é ótimo neste estudo é que nos fornece dados sólidos sobre o comportamento dinâmico de um buraco negro. Não precisamos confiar apenas em modelos computacionais para entender como eles interagem com o seu ambiente. Podemos agora comparar modelos com dados, o que nos ajudará não só a compreender melhor sua natureza, mas também as galáxias em que vivem.