DOI: 10.1038/s41586-023-06479-6
Credibilidade: 989
#M87
A vizinha rádio galáxia M87, localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra e abrigando um buraco negro 6,5 bilhões de vezes mais massivo que o Sol, exibe um jato oscilante que oscila para cima e para baixo com uma amplitude de cerca de 10 graus, confirmando a localização do giro do buraco negro.
O estudo, liderado pelo pesquisador chinês Dr. CUI Yuzhu e publicado na Nature em 27 de setembro, foi conduzido por uma equipe internacional usando uma rede global de radiotelescópios.
Através de uma extensa análise de dados do telescópio de 2000 a 2022, a equipe de investigação revelou um ciclo recorrente de 11 anos no movimento de precessão da base do jato, conforme previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein. O estudo liga a dinâmica do jato com o buraco negro supermassivo central, oferecendo evidências de que o buraco negro da M87 gira.
Buracos negros supermassivos no centro de galáxias ativas – os objetos celestes mais perturbadores do nosso universo – podem acumular enormes quantidades de material devido à extraordinária força gravitacional e ao poder dos fluxos de plasma, conhecidos como jatos, que se aproximam da velocidade da luz e se estendem por milhares de anos-luz de distância.
O mecanismo de transferência de energia entre buracos negros supermassivos e seus discos de acreção e jatos relativísticos tem intrigado físicos e astrônomos há mais de um século. Uma teoria predominante sugere que a energia pode ser extraída de um buraco negro em rotação, permitindo que algum material que rodeia o buraco negro supermassivo seja ejetado com grande energia. No entanto, a rotação dos buracos negros supermassivos, um fator crucial neste processo e o parâmetro mais fundamental além da massa do buraco negro, não tinha sido observada diretamente.
Neste estudo, a equipe de pesquisa se concentrou na M87, onde o primeiro jato astrofísico observacional foi observado em 1918. Graças à sua proximidade, as regiões de formação de jato próximas ao buraco negro podem ser resolvidas em detalhes com Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI), conforme representado por imagens recentes de sombras de buracos negros com o Event Horizon Telescope (EHT). Ao analisar os dados VLBI da M87 obtidos ao longo dos últimos 23 anos, a equipe detectou o jato precessional periódico na sua base, oferecendo informações sobre o estado do buraco negro central.
No centro desta descoberta está a questão crítica: Que força no universo pode alterar a direção de um jato tão poderoso? A resposta pode estar escondida no comportamento do disco de acreção, uma configuração relacionada ao buraco negro supermassivo central. À medida que os materiais em queda orbitam o buraco negro devido aos seus momentos angulares, eles formam uma estrutura semelhante a um disco antes de espiralarem gradualmente para dentro até serem fatalmente atraídos para o buraco negro. No entanto, se o buraco negro estiver girando, ele exercerá um impacto significativo no espaço-tempo circundante, fazendo com que objetos próximos sejam arrastados ao longo do seu eixo de rotação, um fenômeno conhecido como “arrasto de quadro”, que foi previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein.
A extensa análise da equipe de investigação indica que o eixo de rotação do disco de acreção está desalinhado com o eixo de rotação do buraco negro, conduzindo a um jacto de precessão. A deteção desta precessão fornece provas inequívocas de que o buraco negro supermassivo em M87 está de fato a girar, melhorando assim a nossa compreensão da natureza dos buracos negros supermassivos.
“Estamos entusiasmados com esta descoberta significativa”, disse CUI Yuzhu, pesquisador de pós-doutorado no Zhejiang Lab, uma instituição de pesquisa em Hangzhou, e principal e autor correspondente do artigo. “Como o desalinhamento entre o buraco negro e o disco é relativamente pequeno e o período de precessão é de cerca de 11 anos, o acúmulo de dados de alta resolução que rastreiam a estrutura de M87 ao longo de duas décadas e uma análise minuciosa são essenciais para obter esta conquista.”
“Após o sucesso da imagem do buraco negro nesta galáxia com o EHT, se este buraco negro está girando ou não tem sido uma preocupação central entre os cientistas”, acrescentou o Dr. Kazuhiro Hada do Observatório Astronômico Nacional do Japão. “Agora a expectativa se transformou em certeza. Este buraco negro monstruoso está realmente girando.”
Este trabalho utilizou um total de 170 épocas de observações obtidas pela Rede VLBI do Leste Asiático (EAVN), pelo Very Long Baseline Array (VLBA), pelo conjunto conjunto de KVN e VERA (KaVA) e do Leste Asiático até a Itália. Rede global (EATING). No total, mais de 20 telescópios em todo o mundo contribuíram para este estudo.
Os radiotelescópios na China também contribuíram para este projeto, incluindo o radiotelescópio chinês Tianma de 65 metros, com sua enorme antena parabólica e alta sensibilidade em comprimentos de onda milimétricos. Além disso, o radiotelescópio de 26 metros de Xinjiang aumenta a resolução angular das observações EAVN. Os dados de boa qualidade com alta sensibilidade e alta resolução angular são essenciais para obter esta conquista.
“O radiotelescópio Shigatse de 40 metros, construído pelo Observatório Astronômico de Xangai, melhorará ainda mais a capacidade de imagem do EAVN em milímetros. Especialmente, o Planalto Tibetano, onde o telescópio está localizado, possui uma das mais excelentes condições locais para (sub -)observações de comprimento de onda milimétrico. Isso atende às nossas expectativas de promover instalações domésticas submilimétricas para observações astronômicas”, disse o Prof. SHEN Zhiqiang, Diretor do Observatório Astronômico de Xangai da Academia Chinesa de Ciências.
Embora este estudo lance luz sobre o misterioso mundo dos buracos negros supermassivos, também apresenta desafios formidáveis. A estrutura do disco de acreção e o valor exato da rotação do buraco negro supermassivo M87 ainda são altamente incertos. Este trabalho também prevê que existirão mais fontes com esta configuração, desafiando assim os cientistas a descobri-las.
Publicado em 01/10/2023 22h28
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