Enquanto o Event Horizon Telescope coletava dados para sua nova e notável imagem do buraco negro supermassivo da Via Láctea, uma legião de outros telescópios, incluindo três observatórios de raios-X da NASA no espaço, também observava.
Os astrônomos estão usando essas observações para aprender mais sobre como o buraco negro no centro da Via Láctea – conhecido como Sagitário A * (Sgr A * para abreviar) – interage e se alimenta de seu ambiente a cerca de 27.000 anos-luz da Terra .
Quando o Event Horizon Telescope (EHT) observou Sgr A* em abril de 2017 para fazer a nova imagem, os cientistas da colaboração também observaram o mesmo buraco negro com instalações que detectam diferentes comprimentos de onda de luz. Nesta campanha de observação de vários comprimentos de onda, eles reuniram dados de raios-X do Observatório de raios-X Chandra da NASA, NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) e do Observatório Neil Gehrels Swift; dados de rádio da rede Interferômetro de Linha de Base Muito Longa do Leste Asiático (VLBI) e da matriz VLBI global de 3 milímetros; e dados infravermelhos do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul no Chile.
“O Event Horizon Telescope capturou mais uma imagem notável, desta vez do buraco negro gigante no centro de nossa própria galáxia”, disse o administrador da NASA, Bill Nelson. “Olhar de forma mais abrangente para este buraco negro nos ajudará a aprender mais sobre seus efeitos cósmicos em seu ambiente e exemplifica a colaboração internacional que nos levará ao futuro e revelará descobertas que nunca poderíamos imaginar”.
Um objetivo importante era capturar erupções de raios-X, que se acredita serem impulsionadas por processos magnéticos semelhantes aos observados no Sol, mas podem ser dezenas de milhões de vezes mais poderosas. Essas erupções ocorrem aproximadamente diariamente na área do céu observada pelo EHT, uma região ligeiramente maior que o horizonte de eventos de Sgr A*, o ponto sem retorno para a matéria caindo para dentro. Outro objetivo era obter uma visão crítica do que está acontecendo em escalas maiores. Enquanto o resultado do EHT mostra semelhanças impressionantes entre Sgr A* e o buraco negro anterior, M87*, a imagem mais ampla é muito mais complexa.
“Se a nova imagem do EHT nos mostrar o olho de um furacão de buraco negro, então essas observações de vários comprimentos de onda revelam ventos e chuvas equivalentes a centenas ou mesmo milhares de quilômetros além”, disse Daryl Haggard, da Universidade McGill em Montreal, Canadá, que é um dos principais cientistas da campanha multiwavelength. “Como essa tempestade cósmica interage e até interrompe seu ambiente galáctico?”
Uma das maiores questões em torno dos buracos negros é exatamente como eles coletam, ingerem ou até mesmo expelem o material que os orbita perto da velocidade da luz, em um processo conhecido como “acreção”. Esse processo é fundamental para a formação e crescimento de planetas, estrelas e buracos negros de todos os tamanhos, em todo o universo.
As imagens do Chandra de gás quente em torno de Sgr A* são cruciais para estudos de acreção porque nos dizem quanto material é capturado de estrelas próximas pela gravidade do buraco negro, bem como quanto consegue chegar perto do horizonte de eventos. Esta informação crítica não está disponível com os telescópios atuais para qualquer outro buraco negro no universo, incluindo M87*.
“Os astrônomos podem concordar em grande parte com o básico ? que os buracos negros têm material girando em torno deles e alguns deles caem no horizonte de eventos para sempre”, disse Sera Markoff, da Universidade de Amsterdã, na Holanda, outro coordenador das observações de vários comprimentos de onda. “Com todos os dados que reunimos para Sgr A*, podemos ir muito além dessa imagem básica.”
Os cientistas da grande colaboração internacional compararam os dados das missões de alta energia da NASA e de outros telescópios com modelos computacionais de última geração que levam em conta fatores como a teoria geral da relatividade de Einstein, efeitos de campos magnéticos e previsões de quanta radiação o material ao redor do buraco negro deve gerar em diferentes comprimentos de onda.
A comparação dos modelos com as medições dá pistas de que o campo magnético ao redor do buraco negro é forte e que o ângulo entre a linha de visão do buraco negro e seu eixo de rotação é baixo ? menos de cerca de 30 graus. Se confirmado, isso significa que, do nosso ponto de vista, estamos olhando para Sgr A* e seu anel mais do que de lado, surpreendentemente semelhante ao primeiro alvo do EHT, M87*.
“Nenhum dos nossos modelos corresponde perfeitamente aos dados, mas agora temos informações mais específicas para trabalhar”, disse Kazuhiro Hada, do Observatório Astronômico Nacional do Japão. “Quanto mais dados tivermos, mais precisos serão nossos modelos e, em última análise, nossa compreensão da acreção de buracos negros.”
Os pesquisadores também conseguiram capturar explosões de raios-X – ou explosões – de Sgr A* durante as observações do EHT: uma fraca vista com Chandra e Swift, e uma moderadamente brilhante vista com Chandra e NuSTAR. Erupções de raios-X com um brilho semelhante ao último são observadas regularmente com o Chandra, mas esta é a primeira vez que o EHT observou simultaneamente Sgr A*, oferecendo uma oportunidade extraordinária para identificar o mecanismo responsável usando imagens reais.
A intensidade e a variabilidade das ondas milimétricas observadas com EHT aumentam nas poucas horas imediatamente após a explosão de raios-X mais brilhante, um fenômeno não observado em observações milimétricas alguns dias antes. A análise e interpretação dos dados de EHT imediatamente após o surto serão relatadas em publicações futuras.
Os resultados da equipe do EHT serão publicados em 12 de maio em uma edição especial do The Astrophysical Journal Letters. Os resultados de múltiplos comprimentos de onda são descritos principalmente nos artigos II e V.
O Marshall Space Flight Center da NASA gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts.
Goddard gerencia a missão Swift em colaboração com a Penn State, o Laboratório Nacional de Los Alamos no Novo México e a Northrop Grumman Space Systems em Dulles, Virgínia. Outros parceiros incluem a Universidade de Leicester e o Mullard Space Science Laboratory no Reino Unido, o Observatório de Brera na Itália e a Agência Espacial Italiana.
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia gerencia o NuSTAR para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington. Os parceiros e colaboradores da missão incluem a Universidade Técnica Dinamarquesa (DTU), a Agência Espacial Italiana (ASI), a Universidade de Columbia, o Goddard Space Flight Center da NASA, a Orbital Sciences Corp., a Universidade da Califórnia, Berkeley e o Centro High Energy Astrophysics Science Archive Research da NASA.
Publicado em 12/05/2022 17h49
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