A colaboração internacional do Event Horizon Telescope (EHT), com a participação de cientistas do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, divulgou uma imagem inédita que mostra campos magnéticos intensos e estruturados em espiral circundando o perímetro do colossal buraco negro supermassivo Sagittarius A* (Sgr A*).

A recente observação do Sagittarius A* (Sgr A), o gigante adormecido no núcleo da Via Láctea, foi capturada em luz polarizada, desvendando pela primeira vez uma configuração de campos magnéticos espiralados espantosamente análoga àquela observada no buraco negro central da galáxia M87.

Este achado sugere que poderosos campos magnéticos podem ser uma característica intrínseca dos buracos negros em geral. Além disso, a descoberta aponta para a possível presença de um jato cósmico oculto emanando do Sgr A.

Publicados no renomado The Astrophysical Journal Letters, os resultados destacam a primeira imagem obtida do Sgr A*, situado a cerca de 27.000 anos-luz de nosso planeta. A imagem, revelada em 2022, mostra que, apesar de o buraco negro supermassivo da nossa galáxia ser substancialmente menor e menos massivo que o da M87, ambos compartilham uma semelhança visual impressionante.

A semelhança visual entre o Sagittarius A* (Sgr A) e o buraco negro na galáxia M87 levantou questões intrigantes entre os astrônomos sobre possíveis características compartilhadas. Para explorar essa hipótese, a equipe de pesquisa optou por analisar o Sgr A através da luz polarizada. Pesquisas prévias em torno do M87* já haviam demonstrado que os campos magnéticos circunjacentes eram capazes de impulsionar jatos robustos de matéria para o espaço. Inspirados por esses estudos, as novas imagens do Sgr A* sugerem que fenômenos semelhantes podem ocorrer também no coração da nossa galáxia.

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“O que estamos vendo agora é que há campos magnéticos fortes, retorcidos e organizados perto do buraco negro no centro da galáxia Via Láctea”, disse Sara Issaoun, bolsista do Programa Einstein do CfA NASA Hubble Fellowship, astrofísica do Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) e co-líder do projeto.

“Juntamente com o fato de o Sgr A* ter uma estrutura de polarização surpreendentemente semelhante à observada no buraco negro M87*, muito maior e mais poderoso, aprendemos que campos magnéticos fortes e ordenados são essenciais para a forma como os buracos negros interagem com o gás e a matéria ao seu redor.”

A luz, em sua essência, é uma onda eletromagnética que oscila em movimento, permitindo-nos perceber o mundo visualmente. Em certos momentos, essa oscilação ocorre de maneira preferencial, fenômeno que denominamos “polarização”. A luz polarizada permeia nosso cotidiano, mas aos olhos humanos, ela se confunde com a luz comum.

Nas regiões plasmáticas que circundam buracos negros, as partículas em rotação ao longo das linhas magnéticas emitem um padrão de polarização que se alinha perpendicularmente a essas linhas. Esse fenômeno fornece aos astrônomos a capacidade de observar com clareza crescente os eventos nas proximidades dos buracos negros e de traçar o mapa de suas linhas de campo magnético com precisão.

“Ao obter imagens de luz polarizada de gás quente incandescente próximo a buracos negros, estamos inferindo diretamente a estrutura e a força dos campos magnéticos que acompanham o fluxo de gás e matéria que o buraco negro alimenta e ejeta”, disse Angelo Ricarte, bolsista da Harvard Black Hole Initiative e co-líder do projeto. “A luz polarizada nos ensina muito mais sobre a astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem quando um buraco negro se alimenta.”

Capturar imagens de buracos negros utilizando luz polarizada é um processo complexo, que vai muito além de simplesmente usar óculos de sol com filtro polarizador. Isso é especialmente desafiador no caso do Sagittarius A* (Sgr A), cuja natureza dinâmica e mutável dificulta a obtenção de imagens estáticas. Para registrar o buraco negro supermassivo, são necessárias ferramentas altamente avançadas, que superam em complexidade aquelas empregadas para fotografar o M87, que é um objeto astronômico consideravelmente mais estável.

O pós-doutorando do CfA e astrofísico do SAO, Paul Tiede, disse: “É empolgante que tenhamos conseguido fazer uma imagem polarizada do Sgr A*. A primeira imagem exigiu meses de análise extensiva para entender sua natureza dinâmica e revelar sua estrutura média”.

“Fazer uma imagem polarizada aumenta o desafio da dinâmica dos campos magnéticos ao redor do buraco negro. Nossos modelos geralmente previam campos magnéticos altamente turbulentos, o que tornava extremamente difícil a construção de uma imagem polarizada. Felizmente, nosso buraco negro é muito mais calmo, tornando possível a primeira imagem.”

A comunidade científica acolhe com entusiasmo as novas imagens polarizadas de buracos negros supermassivos, pois elas abrem caminhos inéditos para a análise comparativa desses enigmáticos objetos celestes, variando em dimensão e massa. À medida que a tecnologia avança, antecipa-se que essas imagens se tornarão ainda mais reveladoras, desvendando os mistérios profundos dos buracos negros e elucidando suas peculiaridades e analogias.

Michi Bauböck, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, disse: “M87* e Sgr A* são diferentes em alguns aspectos importantes: M87* é muito maior e está puxando matéria de seus arredores em uma velocidade muito maior. Portanto, poderíamos esperar que os campos magnéticos também fossem muito diferentes. Mas, nesse caso, eles se mostraram bastante semelhantes, o que pode significar que essa estrutura é comum a todos os buracos negros.”

“Uma melhor compreensão dos campos magnéticos próximos aos buracos negros nos ajuda a responder a várias questões em aberto – desde como os jatos são formados e lançados até o que alimenta as chamas brilhantes que vemos na luz infravermelha e de raios X. “

Desde 2017, o Event Horizon Telescope (EHT) tem realizado diversas observações e está agendado para uma nova sessão com o Sagittarius A* (Sgr A) em abril de 2024. Com o passar dos anos, as imagens capturadas pelo EHT têm ganhado em qualidade, graças à adição de novos telescópios, ampliação da largura de banda e incorporação de novas frequências de observação.

As expansões previstas para os próximos dez anos prometem produzir filmes de alta definição do Sgr A, possivelmente desvendando jatos cósmicos ocultos e permitindo a análise de características de polarização em outros buracos negros. Paralelamente, a projeção do EHT no espaço está prestes a entregar as imagens mais precisas de buracos negros já obtidas.

O Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA) está à frente de múltiplas iniciativas cruciais que visam evoluir o Event Horizon Telescope (EHT) nos próximos dez anos. O ambicioso projeto do ngEHT, ou EHT de nova geração, está em processo de realizar uma reformulação significativa do sistema existente. O plano inclui a integração de novas antenas de rádio, a implementação de observações simultâneas em múltiplas cores e o aprimoramento da sensibilidade total da rede, prometendo revolucionar a forma como observamos o cosmos.

Com a expansão do ngEHT, a rede será capaz de gerar imagens em tempo real de buracos negros supermassivos na escala do horizonte de eventos. Essas imagens vão desvendar a estrutura e a dinâmica complexas nas proximidades do horizonte de eventos, evidenciando as intensas forças gravitacionais previstas pela teoria da Relatividade Geral. Além disso, elas permitirão observar a interação entre o processo de acreção e os jatos relativísticos, que são fundamentais na formação de estruturas cósmicas de larga escala.

O projeto Black Hole Explorer (BHEX) promete expandir o alcance do Event Horizon Telescope (EHT) para o espaço, proporcionando as imagens mais definidas já vistas na astronomia. O BHEX será essencial para identificar e capturar imagens do “anel de fótons” – um anel distintivo criado pela emissão que passa por um forte efeito de lente gravitacional ao redor dos buracos negros.

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O tamanho e a forma desse anel de fótons carregam as impressões digitais do buraco negro, fornecendo dados cruciais sobre as massas e as velocidades de rotação de inúmeros desses objetos. Essas informações são chave para entendermos como os buracos negros evoluem e se relacionam com as galáxias que os abrigam.

Via: Phys