Imagem mostra pela primeira vez buraco negro expelindo jato de matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/04/2023

Concepção artística mostra uma visão aproximada do fluxo de acreção e do jato de matéria emergindo do entorno do buraco negro M87*.
[Imagem: Sophia Dagnello/NRAO/AUI/NSF]

Buraco negro mais fofo

Em 2017, astrônomos capturaram a primeira imagem de um buraco negro coordenando radiotelescópios em todo o mundo para que eles funcionassem como um único grande telescópio, do tamanho do planeta, chamado Telescópio Horizonte de Eventos, ou EHT (Event Horizon Telescope).

O resultado foi uma imagem do M87*, ou Powehi, o buraco negro no centro da vizinha galáxia Messier 87. Há poucos dias, aqueles dados foram reprocessados e agora temos uma imagem mais nítida do buraco negro.

Agora, os astrônomos usaram outra rede global de observatórios - o GMVA (Global millimeter VLBI Array) - para capturar uma visão mais ampliada do buraco negro, focando em uma nova camada do M87*.

As novas imagens revelam um anel mais espesso e "fofo", que é 50% maior do que o anel relatado na primeira imagem. Esse anel maior é um reflexo da resolução do conjunto do telescópio, que foi ajustado para captar mais plasma superquente e brilhante que envolve o buraco negro.

Mas o grande destaque da imagem é o o poderoso jato que o M87* lança para o espaço.

A imagem é menos detalhada e mais "fofa" do que a obtida com o outro radiotelescópio virtual.
[Imagem: LU Rusen,SHAO;E. Ros,MPIfR;S. Dagnello,NRAO/AUI/NSF]

Buraco negro expelindo matéria

A maioria das galáxias tem um buraco negro supermassivo no seu centro. Embora sejam conhecidos por engolir matéria da sua vizinhança, os buracos negros podem também lançar poderosos jatos de matéria que se estendem para além das galáxias onde estão localizados. Compreender como é que os buracos negros criam jatos tão grandes tem sido um problema de longa data na astronomia.

"Sabemos que os jatos são lançados a partir da região que rodeia os buracos negros," disse Ru-Sen, do Observatório Astronômico de Xangai, na China. "No entanto, ainda não compreendemos totalmente como é que isto acontece. Para estudar diretamente este fenômeno, temos que observar a origem do jato tão perto do buraco negro quanto possível."

A nova imagem mostra pela primeira vez exatamente isto: Como a base de um jato de matéria e radiação se liga com a matéria que gira em torno do buraco negro supermassivo - ele é 6,5 mil milhões de vezes mais massivo do que o Sol.

Observações anteriores tinham conseguido obter imagens separadas da região próxima do buraco negro e do jato, mas esta é a primeira vez que ambas as estruturas foram observadas em conjunto. "Esta nova imagem completa a 'fotografia' ao mostrar simultaneamente a região em torno do buraco negro e o jato," disse Jae-Young Kim, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha.

Mapa dos radiotelescópios usados nas observações.
[Imagem: Helge Rottmann/MPIfR]

Muito a estudar

A nova imagem mostra o jato emergindo próximo do buraco negro, bem como a sombra do próprio buraco negro. À medida que orbita o buraco negro, a matéria aquece e emite luz. O buraco negro curva e captura parte dessa luz, criando uma estrutura semelhante a um anel. A escuridão no centro do anel é conhecida como sombra do buraco negro, e já aparecia nas imagens anteriores, mas o anel que a circunda aparece muito maior agora.

Outra diferença em relação às imagens anteriores é que a divulgada hoje mostra a radiação de rádio emitida em um comprimento de onda maior do que a do EHT: 3,5 mm, em vez de 1,3 mm. "Nesse comprimento de onda, podemos ver como o jato emerge do anel de emissão em torno do buraco negro supermassivo central," destacou Thomas Krichbaum, também do Instituto Max Planck de Radioastronomia.

O tamanho do anel observado pela rede GMVA é cerca de 50% maior do que o da imagem obtida com o EHT. "Para compreender a origem física do anel maior e mais grosso, tivemos de utilizar simulações de computador para testar diferentes cenários," disse Keiichi Asada, da Academia Sinica de Taiwan. Os resultados sugerem que a nova imagem revela mais do material que está caindo em direção ao buraco negro do que a que foi vista com o EHT.

Mas este é apenas um dos primeiros passos para tentar elucidar a emissão do jato de matéria. Estão previstas observações futuras para continuar a investigação de como é que os buracos negros podem lançar jatos tão poderosos.

"Planejamos observar a região em redor do buraco negro situado no centro de M87 em diferentes comprimentos de onda de rádio para estudar melhor a emissão do jato," disse Eduardo Ros, membro da equip. Esse tipo de observações simultâneas permitirão à equipe estudar os complicados processos que ocorrem perto do buraco negro supermassivo. "Os próximos anos serão bastante interessantes, uma vez que poderemos aprender mais sobre o que acontece perto de uma das regiões mais misteriosas do Universo," concluiu Ros.

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