Usando uma técnica de radar, uma típica armadilha policial, os cientistas têm cronometrado o chicoteamento de três aglomerações separadas de gás de ferro quente ao redor de um buraco negro a 30.000 km por segundo, um décimo da velocidade da luz. Esta animação descreve três grossos pedaços quentes de matéria orbitando um buraco negro. Eles orbitam o buraco negro a uns 30.000 km por segundo, um décimo da velocidade da luz.
A observação, feita com o Observatório XMM-Newton, da ESA, marca a primeira vez que uma equipe de cientistas localizam gotas individuais de matéria rasgada em uma viagem completa ao redor de um buraco negro. Isto fornece uma cucial mensuração do que tem feito perder muito tempo de estudo de buracos negros: um período orbital. Sabendo isto, os cientistas podem medir a massa do buraco negro e outras características que os iludiram por muito tempo.
A doutora Jane Turner da NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt e da Universidade de Maryland Baltimore (USA) apresentou este resultado em uma entrevista coletiva à Sociedade Astronômica dos Estados Unidos, em San Diego junto com o doutor Lance Miller da Universidade de Oxford, Reino Unido. “Durante anos só vimos a comoção geral causada por buracos negros volumosos, quer dizer, uma efusão maravilhosa de luz”, disse Lance Miller. “Não podíamos localizar as particularidades. Agora, com XMM-Newton, podemos filtrar toda aquela luz e encontrar padrões que nunca revelaram informações sobre os buracos negros vistos anteriormente em tal claridade”.
Lance Miller notou que se este buraco negro fosse colocado em nosso Sistema Solar, apareceria como um abismo escuro esparramado tão largo quanto a órbita de Mercúrio. E as três aglomerações de matéria descobertas, cada uma tão grande quanto o Sol, estariam na órbita de Júpiter. Eles orbitam o buraco negro em umas 27 horas, comparada aos 12 anos que Júpiter leva na orbitar o Sol. Buracos negros são regiões do espaço no qual a gravidade impede que toda matéria ou luz escape. O que os cientistas vêem não é o próprio buraco negro mas apenas a luz emitida perto dele como quedas de matéria caindo para o buraco negro e os calores de temperaturas extremamente altas.
A equipe de Jane Turner observou uma famosa galáxia Markarian 766, localizada a 170 milhões de anos-luz na Constelação Coma Berenices – Cabelo de Berenice. O buraco negro em Markarian 766 é relativamente pequeno embora altamente ativo. Sua massa é alguns milhões de vezes a do Sol. Outros buracos negros têm mais de 100 milhões de massas solares. Funis de matéria, este buraco negro é como água rodando abaixo num dreno, formando o que os cientistas chamam de “disco de acreação”. Chamas estouram neste disco, muito provavelmente, quando linhas do campo magnético, emanado do buraco negro central, interagem com as regiões próximas do disco.
Para medir a velocidade das chamas e a massa do buraco negro, os cientistas usaram uma técnica que envolve a medição do efeito Doppler e se assemelha ao usado pela polícia para pegar os motoristas em alta velocidade. Quando um objeto se move na nossa direção, a freqüência ou energia de suas luzes se elevam. Reciprocamente, a energia diminui quando o objeto se afasta de onde estamos. Isso é o efeito Doppler, um fenômeno semelhante acontece com a variação do som de uma sirene policial. Se estiver se aproximando, a freqüência do som é mais alta, mas se está se distanciando a freqüência é mais baixa.
“Pensamos que estamos vendo o disco de acreação em ângulo ligeiramente inclinado, assim vemos a luz de cada uma destas chamas subir e descer quando orbitam o buraco negro”, disse Lance Miller. Estudando o padrão com que a energia da luz das aglomerações se eleva e diminui, os cientistas também podem determinar a massa do buraco negro e o ângulo com que se vê o disco de acreação. Com uma massa conhecida e período orbital, Jane Turner e sua equipe podem determinar a velocidade das aglomerações usando a física newtoniana relativamente simples.
Dois fatores tornaram a medida possível. Uma é que o XMM-Newton capturou chamas particularmente persistentes durante uma longa observação, de quase 27 horas. Igualmente crucial é a energia da luz sem precedente colecionada pelo XMM-Newton que permitiu aos cientistas observar como a energia das aglomerações muda com o passar do tempo. Jane Turner disse que esta observação confirma um resultado preliminar do XMM-Newton, anunciado em setembro de 2004 por uma equipe européia conduzida pelo Dr Kazushi Iwasawa do Instituto de Astronomia de Cambridge, Reino Unido, que algo tão detalhado quanto um período orbital poderia ser descoberto com a geração atual de observatórios de Raios-X. A combinação de resultados indica que os cientistas, dando muito tempo á cronometragem da observação pode, agora, fazer medidas cuidadosas do buraco negro e até mesmo testar a relatividade geral no domínio da extrema gravidade.
