Nova imagem de buraco negro massivo dá pistas sobre comportamento de campos magnéticos

24 mar 2021 14:00

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Depois de nos ter mostrado a primeira imagem de um buraco negro, a colaboração EHT surge com uma nova vista do objeto massivo situado no centro da galáxia M87, mostrando campos magnéticos nos seus bordos.

Pela primeira vez, astrónomos conseguiram medir polarização, uma assinatura de campos magnéticos, muito perto dos limites de um buraco negro. As observações agora reveladas com a ajuda da colaboração Event Horizon Telescope (EHT) são cruciais para explicar como é que a galáxia Messier 87 (M87), situada a 55 milhões de anos-luz de distância, consegue lançar jatos energéticos a partir do seu centro.

Os resultados poderão fornecer pistas importantes para compreender como é que os campos magnéticos se comportam em torno dos buracos negros e como é que a atividade, nesta região compacta do espaço, consegue lançar jatos tão poderosos que se estendem para lá da galáxia.

No dia 10 de Abril de 2019, os cientistas divulgaram a primeira imagem de um buraco negro, relevando uma estrutura brilhante em forma de anel com uma região central escura - a sombra do buraco negro. Desde essa altura, a colaboração EHT tem estado a analisar com detalhe os dados recolhidos em 2017 do objeto supermassivo que se situa no coração da galáxia M87 e descobriu que uma fração significativa da luz em torno do buraco negro da M87 se encontra polarizada, refere em comunicado a Rede de Divulgação Científica do ESO.

“Esta descoberta é um marco importante: a polarização da luz transporta informação que nos permite compreender melhor a física por detrás da imagem que vimos em abril de 2019, o que não tinha sido possível nessa altura”, explica Iván Martí-Vidal, Coordenador do Grupo de Trabalho de Polarimetria do EHT

Para revelar esta nova imagem em luz polarizada foram precisos anos de trabalho devido às técnicas complexas envolvidas na obtenção e análise dos dados, acrescenta o investigador. A luz torna-se polarizada quando passa por determinados filtros, tal como as lentes polarizadas dos óculos de sol ou quando é emitida em regiões quentes do espaço onde existem campos magnéticos.

Do mesmo modo que os óculos de sol polarizados nos ajudam a ver melhor ao diminuirem reflexões e brilhos fortes de superfícies resplandecentes, também os astrónomos podem ter uma visão mais nítida da região em torno do buraco negro ao observar como é que a luz que daí emerge está polarizada. Particularmente, a polarização permite aos astrónomos mapear as linhas de campo magnético presentes no bordo interior do buraco negro.

“As novas imagens polarizadas publicadas são cruciais para compreendermos como é que o campo magnético permite que o buraco negro 'coma' matéria e lance jatos poderosos,” diz Andrew Chael, membro da colaboração EHT e bolseiro Hubble da NASA

Os jatos brilhantes de energia e matéria que emergem do núcleo da M87 e se estendem pelo menos ao longo de 5000 anos-luz a partir do seu centro são uma das estruturas mais misteriosas e energéticas da galáxia. A maioria da matéria que se encontra perto das bordas do buraco negro cai para dentro deste. No entanto, algumas das partículas circundantes escapam momentos antes de serem capturadas e são lançadas para o espaço sob a forma de jatos.

Os astrónomos fazem-se valer de diferentes modelos teóricos que explicam como a matéria se comporta perto do buraco negro para compreenderem melhor este processo. No entanto, ainda não se sabe exatamente como é que jatos maiores que a galáxia são lançados da sua região central, região esta que é comparável ao nosso Sistema Solar em termos de tamanho, nem se sabe exatamente como é que a matéria cai no buraco negro.

Com a nova imagem EHT do buraco negro e da sua sombra em luz polarizada, os astrónomos conseguiram olhar pela primeira vez para a região que fica logo a seguir ao buraco negro, local onde ocorre a interação entre a matéria que está a fluir para o buraco negro e a matéria que está a ser ejetada.

As observações dão-nos novas informações sobre a estrutura dos campos magnéticos na vizinhança imediata do buraco negro. A equipa descobriu que apenas modelos teóricos com gás fortemente magnetizado conseguem explicar o que estamos a ver no horizonte de eventos.

“As observações sugerem que os campos magnéticos na borda do buraco negro são suficientemente fortes para empurrar o gás quente e ajudá-lo a resistir à força da gravidade. Apenas o gás que escapa ao campo magnético consegue espiralar em direção ao horizonte de eventos do buraco negro,” explica Jason Dexter, Coordenador do Grupo de Trabalho de Teoria do EHT

Para observar o coração da M87, a colaboração EHT ligou oito telescópios situados em vários locais do mundo — incluindo o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e o Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) no norte do Chile, dos quais o ESO é parceiro — para criar um telescópio virtual do tamanho da Terra, o EHT. A impressionante resolução obtida com o EHT é equivalente a conseguir medir o comprimento de um cartão de crédito na superfície da Lua.

A rede EHT permitiu à equipa observar de forma direta a sombra do buraco negro e o anel de luz que a rodeia, com a nova imagem em luz polarizada a mostrar que o anel está magnetizado. Os resultados são publicados hoje pela colaboração EHT em dois artigos científicos na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters. Este trabalho de investigação envolveu mais de 300 cientistas de muitas organizações e universidades de todo o mundo.