A galáxia Messier 87 (M87) está localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Virgem. É uma galáxia gigante com 12.000 aglomerados globulares, fazendo com que os 200 aglomerados globulares da Via Láctea pareçam modestos em comparação. Um buraco negro de seis bilhões e meio de massas solares está alojado no centro de M87. É o primeiro buraco negro para o qual existe uma imagem, criado em 2019 pela colaboração internacional de pesquisa Event Horizon Telescope.
Este buraco negro M87 dispara um jato de plasma próximo à velocidade da luz, o chamado jato relativístico, em uma escala de 6.000 anos-luz. A tremenda energia necessária para alimentar este jato provavelmente se origina da atração gravitacional do buraco negro, mas como um jato como este surge e o que o mantém estável através da enorme distância ainda não é totalmente compreendido.
M87 atrai matéria que gira em um disco em órbitas cada vez menores até ser engolida pelo buraco negro. O jato é lançado do centro do disco de acreção ao redor do M87, e físicos teóricos da Universidade Goethe, juntamente com cientistas da Europa, EUA e China, já modelaram essa região em grande detalhe.
Eles usaram simulações tridimensionais altamente sofisticadas de supercomputador que usam a incrível quantidade de um milhão de horas de CPU por simulação e tiveram que resolver simultaneamente as equações da relatividade geral de Albert Einstein, as equações de eletromagnetismo de James Maxwell e as equações de dinâmica de fluidos de Leonhard Euler.
O resultado foi um modelo no qual os valores calculados para as temperaturas, as densidades da matéria e os campos magnéticos correspondem notavelmente bem com o que deduziu das observações astronômicas. Com base nisso, os cientistas foram capazes de rastrear o movimento complexo dos fótons no espaço-tempo curvo da região mais interna do jato e traduzir isso em imagens de rádio. Eles foram então capazes de comparar essas imagens modeladas por computador com as observações feitas usando vários radiotelescópios e satélites nas últimas três décadas.
O Dr. Alejandro Cruz-Osorio, principal autor do estudo, comenta que “nosso modelo teórico da emissão eletromagnética e da morfologia do jato de M87 combina surpreendentemente bem com as observações nos espectros de rádio, óptico e infravermelho. Isso nos diz que o O buraco negro supermassivo M87 provavelmente está em alta rotação e o plasma está fortemente magnetizado no jato, acelerando as partículas em escalas de milhares de anos-luz. ”
O professor Luciano Rezzolla, do Instituto de Física Teórica da Goethe University Frankfurt, comenta que “o fato de as imagens que calculamos serem tão próximas das observações astronômicas é outra confirmação importante de que a teoria da relatividade geral de Einstein é a explicação mais precisa e natural para a existência de buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Embora ainda haja espaço para explicações alternativas, as descobertas de nosso estudo tornaram esta sala muito menor. “
Publicado em 06/11/2021 18h18
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