A Event Horizon Telescope Collaboration divulgou a primeira imagem de um buraco negro com observações do enorme objeto escuro no centro de Messier 87, ou M87, em abril passado. Este buraco negro tem uma massa de cerca de 6,5 bilhões de vezes a do sol e está localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro foi chamado M87 * pelos astrônomos e recentemente recebeu o nome havaiano de “Powehi”.
Durante anos, os astrônomos observaram a radiação de um jato de partículas de alta energia – alimentadas pelo buraco negro – explodindo no centro do M87. Eles estudaram o jato em rádio, ótica e luz de raios-X, inclusive com Chandra. E agora, usando as observações Chandra, os pesquisadores viram que seções do jato estão se movendo quase à velocidade da luz.
“Esta é a primeira vez que velocidades extremas por jatos de um buraco negro são gravadas usando dados de raios-X”, disse Ralph Kraft, do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), em Cambridge, Massachusetts, que apresentou o estudo na reunião da American Astronomical Society em Honolulu, Havaí. “Precisávamos da visão nítida dos raios X do Chandra para fazer essas medições”.
Quando a matéria se aproxima o suficiente de um buraco negro, entra em um padrão de redemoinho chamado disco de acúmulo. Algum material da parte interna do disco de acreção cai no buraco negro e parte dele é redirecionado para fora do buraco negro na forma de vigas estreitas, ou jatos, de material ao longo das linhas do campo magnético. Como esse processo de infall é irregular, os jatos são feitos de aglomerados ou nós que às vezes podem ser identificados com o Chandra e outros telescópios.
Os pesquisadores usaram as observações Chandra de 2012 e 2017 para rastrear o movimento de dois nós de raios X localizados no jato a cerca de 900 e 2.500 anos-luz de distância do buraco negro. Os dados de raios-X mostram movimento com velocidades aparentes de 6,3 vezes a velocidade da luz para o nó de raios-X mais próximo do buraco negro e 2,4 vezes a velocidade da luz para o outro.
“Uma das leis inquebráveis ??da física é que nada pode se mover mais rápido que a velocidade da luz”, disse o co-autor Brad Snios, também da CfA. “Não quebramos a física, mas encontramos um exemplo de um fenômeno incrível chamado movimento superluminal”.
O movimento superluminal ocorre quando os objetos estão viajando perto da velocidade da luz ao longo de uma direção próxima à nossa linha de visão. O jato viaja quase tão rapidamente em nossa direção quanto a luz que gera, dando a ilusão de que o movimento do jato é muito mais rápido que a velocidade da luz. No caso do M87 *, o jato está apontando perto de nossa direção, resultando nessas velocidades aparentes exóticas.
Os astrônomos já haviam visto esse movimento no jato da M87 * nos comprimentos de onda de rádio e ópticos, mas não foram capazes de mostrar definitivamente que a matéria no jato está se movendo muito perto da velocidade da luz. Por exemplo, as características móveis podem ser uma onda ou um choque, semelhante a uma explosão sônica de um plano supersônico, em vez de rastrear os movimentos da matéria.
Este último resultado mostra a capacidade dos raios X de agir como uma pistola de velocidade cósmica precisa. A equipe observou que o recurso em movimento com uma velocidade aparente de 6,3 vezes a velocidade da luz também diminuiu mais de 70% entre 2012 e 2017. Esse desbotamento foi provavelmente causado pela perda de energia das partículas devido à radiação produzida à medida que ela gira em torno de um objeto. campo magnético. Para que isso ocorra, a equipe deve estar vendo raios-X das mesmas partículas nos dois momentos, e não uma onda em movimento.
“Nosso trabalho fornece as evidências mais fortes de que as partículas do jato da M87 * estão realmente viajando perto do limite de velocidade cósmica”, disse Snios.
Os dados do Chandra são um excelente complemento para os dados do EHT. O tamanho do anel ao redor do buraco negro visto com o Event Horizon Telescope é cerca de cem milhões de vezes menor que o tamanho do jato visto com Chandra.
Outra diferença é que o EHT observou o M87 ao longo de seis dias em abril de 2017, dando um instantâneo recente do buraco negro. As observações Chandra investigam o material ejetado dentro do jato lançado do buraco negro centenas e milhares de anos antes.
“É como se o Event Horizon Telescope estivesse dando uma visão aproximada de um lançador de foguetes”, disse Paul Nulsen, da CfA, outro co-autor do estudo, “e Chandra está nos mostrando os foguetes em voo”.
Além de serem apresentados na reunião da AAS, esses resultados também são descritos em um artigo no Astrophysical Journal, liderado por Brad Snios, disponível on-line.
Publicado em 08/01/2020
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