O Event Horizon Telescope capturou uma primeira imagem histórica do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia.
A imagem, tirada à luz de ondas de rádio submilimétricas, confirma que há um buraco negro no coração da Via Láctea que está se alimentando de um fio de gás hidrogênio.
“Até agora, não tínhamos uma imagem direta para provar que esse gigante gentil no centro de nossa galáxia é um buraco negro”, disse Feryal Özel, astrofísico da Universidade do Arizona, durante uma entrevista coletiva da National Science Foundation realizada Quinta-feira (12 de maio). “Mostra um anel brilhante em torno da escuridão e o sinal revelador da sombra do buraco negro.”
Os buracos negros são os objetos mais densos do universo, e sua gravidade é irresistível, na medida em que, a uma certa distância de um buraco negro, nem mesmo a luz pode escapar. Os cientistas chamam esse “ponto sem retorno” de horizonte de eventos.
O EHT é capaz de ver a luz, na forma de ondas de rádio, do gás quente girando ao redor da borda do horizonte de eventos. O buraco negro se alimenta do material dentro de seu ambiente imediato, sejam nuvens de gás, asteroides ou até estrelas que podem vagar muito perto e serem destruídas por marés gravitacionais.
No entanto, Sagitário A* está passando fome.
“Nós vemos apenas um fio de material chegando ao buraco negro”, disse o astrofísico de Harvard Michael Johnson durante a conferência de imprensa da NSF. “Em termos humanos, seria como comer apenas um grão de arroz a cada milhão de anos.”
Por que o acréscimo de gás em Sagitário A* é tão lento tem sido um quebra-cabeça por muitos anos, disse ao Space.com a ganhadora do Prêmio Nobel Andrea Ghez, astrofísica da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “Há muitos mistérios associados ao fluxo de acreção, em termos de por que é tão fraco”, acrescentou.
Ghez compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 2020 por medir a massa de Sagitário A* observando os movimentos das estrelas que orbitam perto dele. Ghez e sua equipe calcularam uma massa que era 4,3 milhões de vezes a massa do nosso sol.
Como o tamanho do horizonte de eventos está ligado à massa do buraco negro, foi possível fazer uma previsão, disse Ghez. “O poder de imaginar o anel do buraco negro é que, se você conhece a massa e a distância do buraco negro – em outras palavras, o tamanho do horizonte de eventos – então você pode usar isso para comparar com a teoria.”
A nova imagem mostra que o tamanho do horizonte de eventos de Sagitário A* é de 51,8 microarcsegundos no céu.
“Nossa imagem está muito de acordo com as previsões teóricas”, disse Özel, que a descreveu como o maior teste da teoria da relatividade geral de Einstein já feito, observando que a teoria passou com louvor.
“É um ótimo laboratório para tentar entender como a gravidade funciona nas proximidades de um buraco negro supermassivo”, disse Ghez.
Mais incertas são nossas explicações para a turbulência observada no anel de gás. O buraco negro de M87 é muito maior que Sagitário A* e, portanto, leva dias para que as mudanças se tornem aparentes, enquanto Sagitário A* é muito menor e, à medida que o material gira em torno dele, o brilho do anel pode mudar em meros minutos.
“Está repleto de atividade, sempre borbulhando com energia turbulenta”, disse Johnson sobre o anel ao redor do horizonte de eventos.
Para tentar explicar o que eles estavam vendo, a equipe do EHT – que é composta por mais de 300 pesquisadores em 80 instituições – realizou mais de 5 milhões de simulações de supercomputadores para tentar encontrar um que fosse compatível com o que eles observaram.
“Ficamos com apenas um punhado de simulações que compartilham os recursos que observamos, mas nenhum deles explica todos os recursos”, disse Johnson. Em particular, todas as simulações previram uma variabilidade maior e mais rápida do que o que foi realmente visto e podem estar relacionadas a como o gás está se acumulando no anel ou como os campos magnéticos estão interagindo com esse fluxo.
Reagindo à imagem, Hickox disse que “é simplesmente notável ver uma imagem do buraco negro que conhecemos melhor, ver o anel e medir o tamanho da sombra com a mesma precisão que eles”.
Além disso, esta imagem de Sagitário A* agora pode atuar como um modelo para outros buracos negros quiescentes no universo.
“Este buraco negro é mais típico do conjunto geral de buracos negros no universo do que o de M87”, disse Hickox. “Se você apenas tirasse uma foto de um buraco negro supermassivo aleatório em uma galáxia em algum lugar do universo, então seria assim.”
Esta imagem de Sagitário A*, e do buraco negro em M87 antes dele, foi possível graças à magia de uma técnica conhecida como Interferometria de Linha de Base Muito Longa, que permite aos astrônomos combinar dados de radiotelescópios em todo o mundo como se eles eram um grande telescópio, efetivamente tornando o EHT o maior telescópio da Terra.
No momento em que as observações foram feitas, a rede consistia em oito telescópios (incluindo um, o South Polar Telescope, que estava muito ao sul para estudar M87), embora mais três tenham sido adicionados à rede. A configuração de oito telescópios significa que a linha de base máxima do EHT – que é equivalente à abertura de um telescópio – para observar Sagitário A* era de 10.700 quilômetros de diâmetro.
Observações futuras agora se concentrarão em obter imagens mais nítidas para entender melhor a física da turbulência no anel ao redor do buraco negro, bem como como o buraco negro afeta o ambiente da galáxia ao seu redor.
“Isso está nos levando a fazer medições ainda melhores e imagens mais nítidas”, disse Johnson.
Sagitário A* e o buraco negro em M87 foram os dois principais alvos do EHT devido ao seu tamanho angular relativamente grande no céu. Buracos negros supermassivos em outras galáxias parecem muito menores no céu, além das habilidades do EHT de visualizar seu horizonte de eventos. Ser capaz de fazer isso exigiria um alongamento da linha de base – ou seja, ampliar a abertura do EHT – entre os dois pontos mais largos da rede do EHT. Nesse sentido, a resolução que o EHT pode alcançar é limitada pelo tamanho da Terra, mas Hickox diz que existem possibilidades além da Terra.
“Ouvi falar sobre potencialmente ter uma adição espacial ao EHT, o que aumentaria significativamente a resolução angular geral”, disse ele ao Space.com. “Isso seria um passo emocionante para a frente.”
Publicado em 13/05/2022 08h12
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