Astrônomos detectam sinais de pontos quentes na órbita de buraco negro da Via Láctea

A descoberta da bolha de gás quente ajuda a entender melhor o ambiente enigmático e dinâmico do buraco negro supermassivo Sagitário A*, que fica no centro da nossa galáxia

Foto: ESO/S. Guisard

 Publicado: 22/09/2022  Atualizado: 26/09/2022 as 17:09

Texto: da Redação

Arte: Rebeca Fonseca

Uma equipe de astrônomos do Observatório Europeu do Sul (ESO) detectou uma bolha de gás quente em torno do buraco negro supermassivo Sagitário A*, localizado no centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Com o auxílio do radiotelescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), instalado no Chile, os astrônomos descobriram sinais da bolha, conhecida como ponto quente, orbitando em torno de Sagitário A* após uma explosão de energia de raios-X emitida a partir do centro da Via Láctea. A descoberta ajuda a entender melhor o ambiente enigmático e dinâmico do buraco negro supermassivo.

A pesquisa é apresentada no artigo Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observationspublicado no site da revista científica Astronomy & Astrophysics em 22 de setembro.

Um dos coautores do trabalho é o astrofísico Ciriaco Goddi, da Università degli Studi di Cagliari, na Itália, e que, atualmente, está no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP. “Em 11 de abril de 2017 houve uma explosão de energia de raios-X, e nossa curva de luz revelou um sinal compatível com um ponto quente”, lembra Goddi, que, na época, estava no Chile observando com o Alma. “Assim, conseguimos ligar os dois fenômenos pela primeira vez a um mecanismo conhecido como reconexão magnética, ou seja, uma interação magnética ocorrendo no gás quente em órbita próximo ao buraco negro.”

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), os astrônomos descobriram sinais de um ponto quente em órbita de Sagitário A*, o buraco negro no centro da nossa galáxia. Pontos quentes são bolhas de gás que se deslocam a altas velocidades em órbitas muito próximas do buraco negro

As observações foram obtidas com o Alma nos Andes chilenos — um radiotelescópio que pertence parcialmente ao Observatório Europeu do Sul (ESO) — durante uma campanha da Colaboração EHT (Event Horizon Telescope) destinada a obter imagens de buracos negros. Em abril de 2017, o EHT conectou oito radiotelescópios existentes em todo o mundo, incluindo o Alma, para obter dados que resultaram na primeira imagem de Sagitário A*, recentemente divulgada. 

Para calibrar os dados do EHT, os astrônomos usaram dados do Alma registrados simultaneamente com as observações de Sagitário A*. Algumas das observações tinham sido realizadas pouco depois de uma explosão de energia de raios-X emitida a partir do centro da nossa galáxia, que foi detectada pelo Telescópio Espacial Chandra da Nasa. Acredita-se que esses tipos de explosões, observadas anteriormente por telescópios infravermelhos e de raios-X, estejam associadas aos chamados “pontos quentes”, bolhas de gás quente que se deslocam a altas velocidades em órbitas muito próximas do buraco negro.

“O que é mesmo novo e interessante é o fato destas explosões estarem, até agora, apenas claramente presentes em observações infravermelhas e de raios-X de Sagitário A*”, aponta Maciek Wielgus, do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, na Alemanha, que liderou o estudo. “Estamos, pela primeira vez, observando fortes indicações de que pontos quentes orbitando o buraco negro também estão presentes em observações de rádio”, completa o pesquisador, também afiliado ao Centro Astronômico Nicolau Copérnico, da Polônia, e à Iniciativa Buraco Negro da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.

Ciriaco Goddi - Foto: Currículo Lattes

“Talvez estes pontos quentes detectados nos comprimentos de onda do infravermelho sejam uma manifestação do mesmo fenômeno físico: à medida que esfriam, os pontos quentes que emitem no infravermelho tornam-se visíveis em comprimentos de onda mais longos, como os observados pelo Alma e pelo EHT”, acrescenta Jesse Vos, estudante de doutorado na Universidade Radboud, Holanda, que também participou da pesquisa. Durante muito tempo, os cientistas especulavam que as explosões teriam origem nas interações magnéticas do gás muito quente que orbita muito próximo de Sagitário A*. “Agora descobrimos fortes evidências para uma origem magnética destas explosões e as nossas observações dão pistas sobre a geometria do processo. Os novos dados são extremamente úteis na construção de uma interpretação teórica destes eventos”, diz a coautora Monika Mościbrodzka, da Universidade Radboud.

Sinal compatível

O Alma permite aos astrônomos estudar emissão de ondas de rádio polarizada de Sagitário A*, a qual pode ser usada para investigar o campo magnético do buraco negro. A equipe utilizou estas observações juntamente com modelos teóricos para aprender mais sobre a formação do ponto quente e o ambiente em que se encontra, incluindo o campo magnético que rodeia Sagitário A*. Assim, foi possível estabelecer os limites do campo magnético com mais clareza, ajudando os astrônomos a descobrir a natureza do buraco negro e seus arredores. As observações confirmam algumas das descobertas anteriores feitas com o auxílio do instrumento Gravity montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que observa no infravermelho. Tanto os dados do Gravity como os do Alma sugerem que a explosão tem origem em um aglomerado de gás que orbita em torno do buraco negro a cerca de 30% da velocidade da luz, no sentido horário no céu.

“No futuro devemos ser capazes de seguir pontos quentes ao longo de várias frequências, usando observações coordenadas em vários comprimentos de onda, obtidas tanto com o Gravity como com o Alma , e o sucesso de tal esforço seria um verdadeiro marco na nossa compreensão da física das explosões no centro galáctico”, diz Ivan Marti-Vidal, da Universidade de Valência, Espanha, coautor do estudo.

Para Goddi, do IAG, a pesquisa também reafirma a importância das observações feitas por instrumentos como o Alma. “A radiação polarizada traz consigo informações que nos permitem identificar e modelar regiões de emissão consideravelmente menores que a resolução efetiva do telescópio”,  conclui.

A equipe espera também conseguir observar diretamente com o EHT os aglomerados de gás, para sondar cada vez mais perto do buraco negro e aprender mais sobre ele. “Talvez um dia estejamos confortáveis o suficiente para dizer que ‘sabemos’ o que se passa em Sagitário A*”, conclui Wielgus. 

Também fizeram parte do trabalho Z. Gelles, do Center for Astrophysics da Universidade de Harvard e Instituto Smithsoniano (Estados Unidos),  J. Farah, do Las Cumbres Observatory e University of California, Santa Barbara (Estados Unidos), N. Marchili, do Centro Regional Alma italiano, Instituto di Radioastronomia (Inaf) e MPIfR (Itália), e H. Messias, do Joint Alma Observatory (Chile).

Criado em 1962 e apoiado por 16 países-membros, o ESO projeta, constrói e opera observatórios de classe mundial no solo, que os astrônomos usam em pesquisas e para promover a colaboração internacional em astronomia.

Com informações do European Southern Observatory (ESO) e da assessoria do IAG/USP


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