Event Horizon captura imagem de buraco negro cuspindo matéria

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Imagem: NASA/CXC/SAO; Rolf Olsen; NASA/JPL-CALTECH; NRAO/AUI/NSF/Universiti of Hertfordshire/M. Hardcastle
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A equipe de astrônomos que há dois anos capturou o primeiro close-up de um buraco negro gigante, localizado no centro da galáxia Messier 87 (M87), acaba de dar um zoom em um segundo gigante um pouco menor na próxima galáxia ativa, Centaurus A. O feito, documentado na revista científica Nature Astronomy, foi realizado pela equipe do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, na Alemanha.

Buraco negroOs jatos de matéria disparados do centro da galáxia Centaurus A, captados pelo Event Horizon, são alimentados por um buraco negro devorador de matéria

A imagem, capturada pelo Event Horizon Telescope (EHT), deve ajudar a resolver questões sobre como esses centros galácticos canalizam grandes quantidades de matéria em feixes poderosos e os disparam por milhares de anos-luz no espaço.

Juntas, as imagens sustentam a crença dos teóricos de que todos os buracos negros operam da mesma maneira, apesar das enormes variações em suas massas. “Isso é muito bom”, disse o astrônomo Philip Best, da Universidade de Edimburgo, sobre a nova imagem do EHT. “A resolução angular é surpreendente em comparação com as imagens anteriores desses jatos”, afirmou Best.

Como funciona o Telescópio Event Horizon

O EHT combina dezenas de antenas de rádio dispersas do Havaí à França e da Groenlândia ao Polo Sul — formando um enorme telescópio virtual. Ele aponta simultaneamente as antenas para um objeto celeste, marcando cuidadosamente o tempo com um relógio atômico. Depois, os pesquisadores unem as imagens em clusters de computação — em um processo que leva anos — para produzir uma única imagem com resolução tão nítida quanto a de uma única antena do tamanho da Terra.

O EHT opera apenas por algumas semanas a cada ano e mau tempo e falhas técnicas muitas vezes estreitam ainda mais a janela de funcionamento. O telescópio virtual sondou Centaurus A em 2017 e produziu a agora famosa imagem do buraco negro supermassivo em M87 — a descoberta científica do ano de 2019.

Centaurus A, a cerca de 13 milhões de anos-luz de distância, é uma das galáxias mais próximas da Terra que brilha em comprimentos de onda de rádio. Ela tem jatos óbvios expelindo matéria acima e abaixo do disco galáctico — uma marca registrada de um buraco negro gigante ativo. “Queríamos ver a aparência do jato com a resolução que o EHT poderia oferecer", disse Michael Janssen, um dos membros da equipe. “Não sabíamos o que esperar”, completou o cientista.

O resultado foi uma imagem detalhada de como o jato emerge da região ao redor do buraco negro supermassivo da Centaurus A, mostrando uma semelhança notável com as imagens do EHT do jato da M87 — em uma escala muito menor. Enquanto imagens dos jatos de Centaurus A feitas por outros telescópios em diferentes comprimentos de onda revelaram poucos detalhes, as imagens do EHT mostram o jato com um centro escuro flanqueado por duas listras brilhantes.

Como funcionam os buracos negros

Para Best, o jato pode parecer brilhante em torno de sua borda porque suas regiões externas se "esfregam" contra o gás e a poeira circundantes, o que o faria brilhar. Mas os astrofísicos não entendem totalmente como os núcleos galácticos dirigem essas fontes poderosas.

Uma teoria sustenta que um disco de acreção — o redemoinho de matéria girando em espiral no buraco negro —, gera um campo magnético que canaliza parte da matéria em um jato. Outros acreditam que o campo magnético deve explorar a energia rotacional do próprio buraco negro para atingir tal poder colossal.

As novas observações de Centaurus A não resolvem essa questão, mas trazem pistas. Janssen diz que as imagens mostram que as bordas notavelmente paralelas do jato se estreitam em um cone próximo ao buraco negro. A base desse cone permanece larga, diz ele, o que pode sugerir que vem do disco de acreção. “Resta ver”, disse ele.

A nova visão de Centaurus A, galáxia com 55 milhões de vezes a massa do Sol, lembra seus parentes maiores e menores, o que confirma a ideia de que os buracos negros são objetos essencialmente simples, definidos apenas por sua massa, carga e rotação, de modo que aqueles com a massa de uma grande estrela não deveriam se comportar de maneira diferente de um com a massa de uma galáxia.

Artigo Nature Astronomy: doi.org/10.1038/s41550-021-01417-w