Uma equipe internacional de físicos, incluindo cientistas da Universidade de Washington em St. Louis, coletou novas medições que revelam como os buracos negros atraem o material circundante e liberam grandes quantidades de radiação e energia.
A equipe concentrou um telescópio transportado por um balão chamado XL-Calibur em Cygnus X-1, um buraco negro bem estudado a cerca de 7.000 anos-luz de distância. “Os cientistas usarão as observações que fizermos para testar simulações computacionais cada vez mais realistas e de última geração de processos físicos perto de buracos negros”, disse Henrik Krawczynski, ilustre professor de física Wilfred R. e Ann Lee Koneck e pesquisador do McDonough Space Science Center da Universidade de Washington.
Medindo luz polarizada perto de buracos negros
O XL-Calibur foi projetado para medir a polarização da luz, uma propriedade que descreve a direção das vibrações eletromagnéticas. Ao estudar como esta luz é polarizada, os cientistas podem obter pistas valiosas sobre a forma e o comportamento do gás extremamente quente e dos detritos que giram em torno do buraco negro.
Um artigo recente publicado no The Astrophysical Journal apresenta os resultados mais recentes das observações do Cygnus X-1 e relata a medição mais precisa da polarização de raios X do buraco negro até à data. A publicação inclui contribuições de muitos pesquisadores da UW, incluindo o estudante de graduação Ephraim Gau e o pesquisador de pós-doutorado Kun Hu, que atuam como autores correspondentes.
“Se estivéssemos tentando encontrar Cyg X-1 no céu, estaríamos procurando por uma pequena mancha de raios X”, disse Gao. “Portanto, a polarização é útil para compreender tudo o que se passa em torno do buraco negro quando não podemos tirar fotografias normais da Terra.”
Balão sobrevoa o hemisfério norte
As descobertas vêm do voo de balão da XL-Calibur em julho de 2024, da Suécia para o Canadá. Durante a missão, o instrumento também coletou dados sobre o Pulsar do Caranguejo e a Nebulosa do Vento que a rodeia, uma das fontes de raios X mais brilhantes e estáveis no céu.
Krawczynski observou que o voo de 2024 estabelece vários marcos técnicos, incluindo medições detalhadas do Cygnus X-1 e do pulsar do Caranguejo.
“Colaborar com colegas da Universidade de Washington e de outros grupos nos Estados Unidos e no Japão no XL-Calibur tem sido muito gratificante”, disse Mark Pearce, colaborador do XL-Calibur, professor do KTH Royal Institute of Technology na Suécia. “Nossas observações com o Crab e o Cyg X-1 demonstram claramente que o design do XL-Calibur é sólido. Espero sinceramente que agora possamos aproveitar esses sucessos com novos voos de balão.”
Olhando para a missão futura
A equipe pretende observar mais buracos negros e estrelas de nêutrons durante o próximo lançamento do telescópio, planejado para 2027, na Antártica. Ao alargar o âmbito dos seus estudos, os investigadores esperam obter uma compreensão mais completa de como a matéria se comporta nestes ambientes extremos.
“Combinados com dados de satélites da NASA como o IXPE, poderemos em breve ter informações suficientes para responder a questões de longa data sobre a física dos buracos negros nos próximos anos,” acrescentou Krawczynski, o investigador principal do projeto.
esforço científico global
XL-Calibur é apoiado por extensas colaborações da Universidade de Washington, Universidade de New Hampshire, Universidade de Osaka, Universidade de Hiroshima, ISAS/JAXA, KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo, Goddard Space Flight Center (e Wallops Flight Facility) e 13 outras organizações de pesquisa.
A equipe da Universidade de Washington em St. Louis também reconhece o financiamento da NASA por meio de subsídios 80NSSC20K0329, 80NSSC21K1817, 80NSSC22K1291, 80NSSC22K1883, 80NSSC23K1041 e 80NSSC24K1178, bem como o apoio do McDonald Space Science Center da Universidade de Washington em St.
