Um buraco negro pode atrair gás ao seu redor. Essa matéria geralmente não cai diretamente: ela forma um disco, aquece e perde energia gradualmente antes de se aproximar. Parte dela também pode voltar ao espaço na forma de jatos ou outros fluxos rápidos. Mas o momento em que essas emissões aparecem continuava difícil de prever para buracos negros gigantes.
O problema está principalmente no tempo. Ao redor dos buracos negros supermassivos no centro das galáxias, a alimentação pode se estender por milhares de anos. Por isso, os astrônomos estudaram eventos pontuais: a destruição de uma estrela que passa perto demais de um buraco negro.
Visão artística de uma estrela esticada e despedaçada pelas forças de maré de um buraco negro supermassivo.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Nesse cenário, a atração do buraco negro despedaça a estrela. Parte de sua matéria então forma um novo disco ao redor dele. Sua evolução ocorre ao longo de alguns anos, o que permite aos astrônomos observar as mudanças. Adelle Goodwin e Andrew Mummery estudaram esses eventos por meio de observações em luz visível, ultravioleta, raios X e ondas de rádio.
Os pesquisadores reuniram inicialmente vinte destruições de estrelas e depois selecionaram dez casos observados com qualidade suficiente. Assim, puderam estimar a quantidade de matéria recebida pelo buraco negro ao longo do tempo e determinar quando as emissões de matéria haviam surgido.
Duas fases se destacam. A primeira ocorre muito cedo, quando o buraco negro recebe uma quantidade enorme de matéria. A segunda acontece bem mais tarde, às vezes centenas ou milhares de dias após a destruição da estrela. Nesse momento, sua alimentação diminuiu bastante.
Foi então que os pesquisadores encontraram um valor comum. Essa segunda emissão aparece quando o buraco negro recebe cerca de 2% de um nível de referência chamado limite de Eddington. Esse limite corresponde ao ponto em que a pressão produzida pela radiação pode contrabalançar a atração gravitacional exercida sobre a matéria ao redor.
Esse limiar de cerca de 2% já era conhecido para buracos negros muito menores, formados após a morte de uma estrela. Apesar da enorme diferença de massa, as duas famílias parecem, portanto, mudar de comportamento no mesmo nível relativo de alimentação. Assim, uma mesma regra física poderia governar o lançamento desses jatos.
Essa regularidade também oferece uma nova ferramenta aos astrônomos. Ao acompanhar a queda na alimentação após a destruição de uma estrela, eles podem prever quando um jato retardado tem maior probabilidade de aparecer. As observações de rádio poderão então ser programadas para o momento em que terão mais chances de detectar essa emissão.