Buracos negros são, por sua própria natureza, desafiadores de observar e difíceis de detectar. Geralmente são observações do disco de acreção que revelam propriedades do buraco negro oculto. Geralmente há material suficiente dentro do disco de acreção para fazê-los brilhar tão intensamente que eles podem frequentemente estar entre os objetos mais brilhantes no espaço. Uma imagem maravilhosa foi lançada, que mostra a simulação de mais alta resolução de um disco de acreção de buraco negro já criado.
O conceito de buracos negros foi teorizado pela primeira vez pelo físico John Mitchell em 1784, mas foi a teoria da Relatividade Geral de Einstein que forneceu a física necessária para entendê-los. A primeira observação indireta de um buraco negro ocorreu em 1971, em Cygnus X-1, o buraco negro no centro da nossa galáxia Via Láctea. Desde então, mais candidatos foram identificados, com a primeira imagem de um buraco negro sendo capturada em 2019.
A anatomia dos buracos negros é fascinante e uma das mais úteis para os astrônomos é o disco de acreção. É um disco giratório de poeira e gás que orbita o buraco negro, espiralando lentamente para dentro antes de se perder além do horizonte de eventos. À medida que o material acelera, ele se aquece devido às forças gravitacionais e emite a energia que podemos frequentemente detectar da Terra na forma de raios X e radiação ultravioleta.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tohoku e da Universidade de Utsunomiya anunciou seu avanço na compreensão dos discos de acreção. Usando o poder de supercomputadores como o “Fugaku” do RIKEN (maior instituição de pesquisa abrangente do Japão) e o “ATERUI II” do Observatório Astronômico Nacional do Japão, a equipe criou as simulações de mais alta resolução de um disco de acreção para modelar a natureza complexa, quase caótica, da turbulência nos discos.
Tentativas foram feitas antes, mas nenhuma delas observou a faixa inercial, em grande parte devido à falta de poder computacional… até agora. Este estudo recente da equipe japonesa reproduziu com sucesso as conexões observadas entre grandes e pequenos redemoinhos na turbulência do disco de acreção, a chamada “faixa inercial”. Os resultados fornecem um passo significativo à frente na compreensão da física dos ambientes e processos ao redor dos buracos negros e como a turbulência permite que o material seja transportado em direção ao buraco negro central.
A equipe também descobriu por que os íons são aquecidos seletivamente em discos de acreção. Ondas magnetosônicas lentas se propagam e dominam a região que causa o aquecimento. Essas ondas são ondas de compressão de baixa frequência que são conduzidas pela interação entre um campo magnético e um material eletricamente condutor. A equipe mostrou que eram essas ondas que supostamente conduziam o processo de aquecimento.
O estudo, que foi publicado na Science Advances em 28 de agosto, ajudará na interpretação de dados de telescópios como o Event Horizon, um dos vários envolvidos em estudos de buracos negros.
