Black hole accretion disk

Discos de acreção de buracos negros são estruturas de gás e poeira superaquecidas que orbitam o horizonte de eventos, emitindo radiação intensa em todo o espectro eletromagnético.

Sobre o tema

Um disco de acreção é uma estrutura astrofísica formada por matéria (gás, poeira, plasma) que cai em direção a um buraco negro, girando ao seu redor em alta velocidade. Devido à conservação do momento angular, a matéria forma um achatado disco equatorial, aquecido por atrito viscoso e campos magnéticos a temperaturas de milhões de graus Kelvin. Esse calor extremo faz o disco brilhar intensamente, principalmente em raios X, mas também no óptico e no rádio, dependendo do tipo de buraco negro.

Os discos de acreção são fundamentais para estudar buracos negros, pois são a principal fonte de radiação detectável. O buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, por exemplo, foi fotografado pelo Event Horizon Telescope (EHT) em 2019, revelando seu disco de acreção e a sombra do horizonte de eventos. Mais recentemente, em 2022, o EHT obteve a imagem do disco de acreção de Sagitário A*, o buraco negro central da Via Láctea, confirmando previsões da teoria da relatividade geral.

Existem diferentes tipos de discos de acreção, classificados pela taxa de acreção e pela geometria. Discos finos (modelo de Shakura-Sunyaev) são mais comuns em sistemas binários com buracos negros de massa estelar. Já discos grossos ou advection-dominated (ADAF) ocorrem em baixas taxas de acreção, como em Sgr A*. A compreensão desses discos ajuda a explicar fenômenos como jatos relativísticos, quasares e núcleos galácticos ativos (AGN).

Observações recentes do telescópio James Webb (JWST) estão fornecendo dados inéditos sobre discos de acreção em galáxias distantes, revelando a composição química e a dinâmica do gás próximo a buracos negros primordiais. Esses estudos são cruciais para entender o crescimento dos buracos negros supermassivos e sua influência na evolução das galáxias.

Perguntas frequentes

O que acontece com a matéria no disco de acreção quando cai no buraco negro?

A matéria espirala para dentro devido à perda de momento angular, aquecendo-se a temperaturas extremas. Parte da matéria pode ser ejetada em jatos relativísticos, mas a maior parte ultrapassa o horizonte de eventos e é acrescida pelo buraco negro, aumentando sua massa.

Por que o disco de acreção de Sagitário A* é mais difícil de imagear que o de M87?

Sgr A é muito menor e varia rapidamente (em minutos), enquanto M87 é maior e mais estável. Além disso, a emissão de Sgr A* é mais fraca no rádio, exigindo observações com resolução temporal e sensibilidade extremas.

Discos de acreção existem apenas em buracos negros?

Não, discos de acreção também se formam ao redor de estrelas de nêutrons, anãs brancas e até mesmo protoestrelas. Em todos os casos, o processo de acreção libera energia gravitacional, gerando radiação.