1017: A detecção mais distante de um buraco negro a engolir uma estrela

CIÊNCIA / ASTRONOMIA / ESO

No início deste ano, o Very Large Telescope (VLT) do ESO recebeu um alerta após uma fonte de luz visível invulgar ter sido detectada por um telescópio de rastreio.

O VLT, juntamente com outros telescópios, foi rapidamente apontado na direcção desta fonte: um buraco negro super-massivo numa galáxia distante que tinha “devorado” uma estrela, expelindo os restos da “refeição” sob a forma de um jacto.

O VLT determinou que este era o exemplo mais distante de um tal evento observado até à data. Uma vez que o jacto aponta praticamente na nossa direcção, esta é também a primeira vez que foi descoberto no visível, demonstrando-se assim uma nova maneira de detectar estes eventos extremos.

As estrelas que se aproximam demasiado de um buraco negro são destruídas pelas enormes forças de maré deste objecto, num fenómeno a que se chama evento de disrupção de maré. Cerca de 1% destes eventos dão origem a jactos de plasma e radiação que são ejectados a partir dos pólos do buraco negro em rotação.

Em 1971, o pioneiro dos buracos negros, John Wheeler [1] definiu o conceito de disrupções de maré com jactos como “um tubo de pasta de dentes apertado no meio com toda a força,” fazendo com que o sistema “esguiche matéria pelas duas pontas”.

Até agora observámos apenas uma mão cheia deste tipo de eventos que permanecem, por isso, mal compreendidos e são bastante exóticos,” disse Nial Tanvir, da Universidade de Leicester no Reino Unido, que liderou as observações com o VLT para determinar a distância ao objecto.

Os astrónomos procuram constantemente estes eventos extremos para compreenderem melhor como é que os jactos realmente se formam e por que é que apenas uma percentagem tão pequena de disrupções de maré lhes dão origem.

É por esta razão que muitos telescópios, incluindo o ZTF (Zwicky Transient Facility) nos EUA, mapeiam constantemente o céu à procura de sinais de eventos de curta duração, frequentemente extremos, que possam seguidamente ser estudados com mais detalhe por grandes telescópios, como o VLT do ESO, no Chile.

Desenvolvemos um procedimento automático de código aberto que armazena e extrai informação importante do rastreio ZTF e nos alerta em tempo real para eventos invulgares,” explica Igor Andreoni, astrónomo na Universidade de Maryland, EUA, que co-liderou, juntamente com Michael Coughlin da Universidade de Minnesota, o artigo científico sobre este trabalho, publicado hoje na revista Nature.

Em Fevereiro deste ano, o ZTF detectou uma nova fonte de radiação visível. O evento, chamado AT2022cmc, fazia lembrar uma explosão de raios gama, a fonte de radiação mais potente do Universo.

Com o intuito de investigar este fenómeno raro, a equipa utilizou vários telescópios em todo o mundo para observar a misteriosa fonte com mais detalhe. Isto incluiu o VLT do ESO, que rapidamente observou este novo evento com o instrumento X-shooter.

Os dados do VLT colocaram a fonte a uma distância sem precedentes no que diz respeito a estes eventos: a luz produzida pelo AT2022cmc começou a sua viagem quando o Universo tinha apenas cerca de um terço da sua idade actual.

Uma grande variedade de radiação, desde raios gama de alta energia a ondas rádio de baixa energia, foi colectada por 21 telescópios em todo o mundo. A equipa comparou estes dados com diferentes tipos de eventos conhecidos, desde estrelas em colapso a quilonovas.

O único cenário que explicava os dados obtidos era um raro evento de disrupção de maré com um jacto a apontar na nossa direção. Giorgos Leloudas, astrónomo no DTU Space na Dinamarca e co-autor deste estudo, explica que “uma vez que o jacto relativista aponta na nossa direcção, o fenómeno torna-se muito mais brilhante e visível ao longo de um maior domínio de comprimentos de onda do espectro electromagnético.

As medições de distância executadas com o VLT mostraram que o AT2022cmc é o mais distante fenómeno de disrupção de maré alguma vez observado, mas este não é o único recorde que este objecto bate.

Até agora, o pequeno número destes eventos que se conheciam, tinham sido inicialmente detectados por telescópios de raios gama ou de raios X. Esta foi a primeira descoberta feita durante um rastreio no visível!” disse Daniel Perley, astrónomo na Universidade John Moores de Liverpool, Reino Unido, e co-autor do estudo.

Isto mostra-nos uma nova maneira de detectar disrupções de maré com jactos, permitindo-nos estudar melhor estes eventos raros e investigar os meios extremos que circundam os buracos negros.

Notas

[1] É também a John Archibald Wheeler que se atribui a cunhagem do termo “buraco negro” durante um discurso proferido para a NASA em 1967.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole”, publicado na revista Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8).

A equipa é composta por Igor Andreoni (Joint Space-Science Institute, University of Maryland, EUA [JSI/UMD]; Department of Astronomy, University of Maryland, EUA [UMD]; Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center [NASA/GSFC], EUA), Michael W. Coughlin (School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, EUA), Daniel A. Perley (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, RU), Yuhan Yao (Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, EUA [Caltech]), Wenbin Lu (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, EUA), S. Bradley Cenko (JSI/UMD; NASA/GSFC), Harsh Kumar (Instituto Indiano de Tecnologia de Bombaim, Índia [IIT/Bombaim]), Shreya Anand (Caltech), Anna Y. Q. Ho (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, EUA [UCB]; Lawrence Berkeley National Laboratory, EUA [LBNL]; Miller Institute for Basic Research in Science, EUA), Mansi M. Kasliwal (Caltech), Antonio de Ugarte Postigo (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, França), Ana Sagués-Carracedo (Centro Oskar Klein, Universidade de Estocolmo, Suécia [OKC]), Steve Schulze (OKC), D. Alexander Kann (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Glorieta de la Astronomia, Espanha [IAA-CSIC]), S. R. Kulkarni (Caltech), Jesper Sollerman (OKC), Nial Tanvir (Department of Physics and Astronomy, University of Leicester, RU), Armin Rest (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA [STScI]; Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, EUA), Luca Izzo (DARK, Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhaga, Dinamarca), Jean J. Somalwar (Caltech), David L. Kaplan (Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee, EUA), Tomás Ahumada (UMD), G. C. Anupama (Instituto Indiano de Astrofísica, Bangalore, Índia [IIA]), Katie Auchettl (School of Physics, University of Melbourne, Austrália; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions; Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, EUA), Sudhanshu Barway (IIA), Eric C. Bellm (DIRAC Institute, University of Washington, EUA), Varun Bhalerao (IIT/Bombaim), Joshua S. Bloom (LBNL; UCB), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimetrique, França [IRAM]), Mattia Bulla (OKC), Eric Burns (Department of Physics & Astronomy, Louisiana State University, EUA), Sergio Campana (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Itália), Poonam Chandra (Centro Nacional de Astrofísica Rádio, Instituto Tata de Investigação Fundamental, Universidade de Pune, Índia), Panos Charalampopoulos (DTU Space, Instituto Nacional do Espaço, Universidade Técnica da Dinamarca, Dinamarca [DTU]), Jeff Cooke (Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Austrália [OzGrav]; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Austrália [CAS]), Valerio D’Elia (Space Science Data Center – Agenzia Spaziale Italiana, Itália), Kaustav Kashyap Das (Caltech), Dougal Dobie (OzGrav; CAS), Jose Feliciano Agüí Fernández (IAA-CSIC), James Freeburn (OzGrav; CAS), Cristoffer Fremling (Caltech), Suvi Gezari (STScI), Matthew Graham (Caltech), Erica Hammerstein (UMD), Viraj R. Karambelkar (Caltech), Charles D. Kilpatrick (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, EUA), Erik C. Kool (OKC), Melanie Krips (IRAM), Russ R. Laher (IPAC, California Institute of Technology, EUA [IPAC]), Giorgos Leloudas (DTU), Andrew Levan (Departamento de Astrofísica, Universidade Radboud, Países Baixos), Michael J. Lundquist (W. M. Keck Observatory, EUA), Ashish A. Mahabal (Caltech; Center for Data Driven Discovery, California Institute of Technology, EUA), Michael S. Medford (UCB; LBNL), M. Coleman Miller (JSI/UMD; UMD), Anais Möller (OzGrav; CAS), Kunal Mooley (Caltech), A. J. Nayana (Instituto Indiano de Astrofísica, Índia), Guy Nir (UCB), Peter T. H. Pang (Nikhef, Países Baixos; Institute de Física Gravitacional e Subatómica, Universidade de Utrecht, Países Baixos), Emmy Paraskeva (IAASARS, Observatório Nacional de Atenas, Grécia; Departamento de Astrofísica, Astronomia & Mecânica, Universidade de Atenas, Grécia; Nordic Optical Telescope, Espanha; Departamento de Física e Astronomia, Universidade de Aarhus, Dinamarca), Richard A. Perley (National Radio Astronomy Observatory, EUA), Glen Petitpas (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, EUA), Miika Pursiainen (DTU), Vikram Ravi (Caltech), Ryan Ridden-Harper (School of Physical and Chemical Sciences — Te Kura Matu, University of Canterbury, Nova Zelândia), Reed Riddle (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, EUA), Mickael Rigault (Université de Lyon, França), Antonio C. Rodriguez (Caltech), Ben Rusholme (IPAC), Yashvi Sharma (Caltech), I. A. Smith (Institute for Astronomy, University of Hawaii, EUA), Robert D. Stein (Caltech), Christina Thöne (Instituto Astronómico da Academia de Ciências Checa, República Checa), Aaron Tohuvavohu (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Canadá), Frank Valdes (National Optical Astronomy Observatory, EUA), Jan van Roestel (Caltech), Susanna D. Vergani (GEPI, Observatoire de Paris, PSL Research University, França; Institut d’Astrophysique de Paris, França), Qinan Wang (STScI), Jielai Zhang (OzGrav; CAS).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia.

Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico.

A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios.

O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA.

Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro.

No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

eso2216pt — Nota de Imprensa Científica
30 de Novembro de 2022



 

1006: IXPE ajuda a resolver o mistério dos jactos dos buracos negros

CIÊNCIA / ASTRONOMIA

blazar é um buraco negro rodeado por um disco de gás e poeira com um jacto brilhante de partículas altamente energéticas apontado para a Terra. A ilustração da inserção mostra partículas altamente energéticas no jacto (azul). Quando as partículas atingem a onda de choque, ilustrada como uma barra branca, as partículas tornam-se energizadas e emitem raios-X à medida que aceleram. Ao afastarem-se do choque, emitem luz de baixa energia: primeiro visível, depois infravermelha, e ondas de rádio. Mais longe do choque, as linhas do campo magnético são mais caóticas, causando mais turbulência no fluxo de partículas (ver versão não legendada).
Crédito: NASA/Pablo Garcia

Os blazares são alguns dos objectos mais brilhantes do céu. São constituídos por um buraco negro super-massivo que se alimenta de material que gira à sua volta num disco, o que pode criar dois poderosos jactos perpendiculares de cada lado do disco.

Os blazares são especialmente brilhantes porque um dos seus poderosos jactos de partículas altamente velozes aponta directamente para a Terra. Durante décadas, os cientistas têm perguntado: como é que as partículas nestes jactos são aceleradas a energias tão elevadas?

O IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer) da NASA ajudou os astrónomos a ficarem mais perto de uma resposta. Num novo estudo publicado na revista Nature, da autoria de uma grande colaboração internacional, os astrónomos consideram que a melhor explicação para a aceleração das partículas é uma onda de choque dentro do jacto.

“Este é um mistério com 40 anos que finalmente conseguimos resolver”, disse Yannis Liodakis, autor principal do estudo e astrónomo do FINCA (Finnish Centre for Astronomy) para o ESO. “Finalmente, tínhamos todas as peças do puzzle e a imagem que nos proporcionaram foi clara”.

Lançado a 9 de Dezembro de 2021, o satélite IXPE, em órbita da Terra, uma colaboração entre a NASA e a Agência Espacial Italiana, fornece um tipo especial de dados que nunca tinha sido antes acessível a partir do espaço.

Estes novos dados incluem a medição da polarização dos raios-X, o que significa que o IXPE detecta a direcção e intensidade médias do campo eléctrico das ondas de luz que compõem os raios-X.

A informação sobre a orientação do campo eléctrico dos raios-X, e a extensão da polarização, não é acessível aos telescópios na Terra porque a atmosfera absorve os raios-X oriundos do espaço.

“As primeiras medições da polarização dos raios-X desta classe de fontes permitiram, pela primeira vez, uma comparação directa com os modelos desenvolvidos a partir da observação de outras frequências da luz, desde o rádio até aos raios-gama altamente energéticos”, disse Immacolata Donnarumma, cientista do projecto IXPE na Agência Espacial Italiana.

“O IXPE vai continuar a fornecer novas evidências à medida que os dados actuais forem sendo analisados e dados adicionais forem sendo adquiridos no futuro”.

O novo estudo usou o IXPE para apontar para Markarian 501, um blazar na direcção da constelação de Hércules. Este sistema com buraco negro activo situa-se no centro de uma grande galáxia elíptica.

O IXPE observou Markarian 501 durante três dias no início de Março de 2022, e novamente duas semanas depois. Durante estas observações, os astrónomos utilizaram outros telescópios no espaço e no solo para recolher informações sobre o blazar numa vasta gama de comprimentos de onda, incluindo rádio, visível e raios-X.

Embora outros estudos já tenham analisado, no passado, a polarização da luz de baixa energia dos blazares, esta foi a primeira vez que os cientistas conseguiram obter esta perspectiva dos raios-X de um blazar, que são emitidos mais perto da fonte de aceleração das partículas.

“O acrescentar da polarização dos raios-X ao nosso arsenal da polarização do rádio, infravermelho e visível, muda o jogo”, disse Alan Marscher, astrónomo da Universidade de Boston que lidera o grupo que estuda buracos negros gigantes com o IXPE.

Os cientistas descobriram que a luz de raios-X é mais polarizada do que a óptica, que é mais polarizada do que o rádio. Mas a direcção da luz polarizada era a mesma para todos os comprimentos de onda observados e estava também alinhada com a direcção do jacto.

Após comparar a sua informação com modelos teóricos, a equipa de astrónomos percebeu que os dados coincidiam mais com um cenário em que uma onda de choque acelera as partículas do jacto.

Uma onda de choque é gerada quando algo se move mais depressa do que a velocidade do som do material circundante, tal como quando um jacto supersónico passa na atmosfera da nossa Terra.

O estudo não foi concebido para investigar as origens das ondas de choque, que ainda são misteriosas. Mas os cientistas teorizam que uma perturbação no fluxo do jacto faz com que uma secção do mesmo se torne supersónica.

Isto poderia ser o resultado de colisões de partículas altamente energéticas dentro do jacto, ou de mudanças abruptas de pressão no limite do jacto.

“À medida que a onda de choque atravessa a região, o campo magnético fica mais forte e a energia das partículas fica mais elevada”, disse Marscher. “A energia vem do movimento do material que produz a onda de choque”.

À medida que as partículas viajam para fora, emitem primeiro raios-X porque são extremamente energéticas. Movendo-se mais para fora, através da turbulenta região mais distante do local do choque, começam a perder energia, o que as faz emitir radiação menos energética como ondas ópticas e depois ondas de rádio.

Isto é análogo a como o fluxo de água se torna mais turbulento depois de encontrar uma queda de água – mas aqui, os campos magnéticos criam esta turbulência.

Os cientistas vão continuar a observar o blazar Markarian 501 para ver se a polarização muda com o tempo.

O IXPE vai também investigar uma colecção mais vasta de blazares durante a sua missão principal de dois anos, explorando mistérios mais antigos do Universo. “Faz parte do progresso da humanidade no sentido de compreender a natureza e todo o seu exotismo”, disse Marscher.

Astronomia On-line
29 de Novembro de 2022



 

811: Os cientistas criaram um buraco negro em laboratório. E funcionou

CIÊNCIA/FÍSICA/BURACOS NEGROS

Os buracos negros são tão densos que, a uma certa distância do centro de massa do buraco negro, nenhuma velocidade no Universo é suficiente para escapar.

NASA
Horizonte de eventos do buraco negro da Via Láctea

Um novo tipo de buraco negro análogo pode ajudar-nos a saber cada vez mais sobre a radiação elusiva. Utilizando uma cadeia de átomos em arquivo único para simular o horizonte de eventos de um buraco negro, uma equipa de físicos observou o equivalente ao que chamamos radiação Hawking — partículas nascidas de perturbações nas flutuações quânticas causadas pela quebra do buraco negro no tempo espacial.

Isto, dizem, poderia ajudar a resolver a tensão entre duas estruturas actualmente irreconciliáveis para descrever o Universo: a teoria geral da relatividade, que descreve o comportamento da gravidade como um campo contínuo conhecido como espaço tempo; e a mecânica quântica, que descreve o comportamento de partículas discretas usando a matemática da probabilidade.

Para uma teoria unificada da gravidade quântica que possa ser aplicada universalmente, estas duas teorias imiscíveis precisam de encontrar uma forma de se entenderem de alguma forma.

É aqui que entram em cena os buracos negros — possivelmente os objectos mais estranhos e mais extremos do Universo. Estes objectos maciços são tão incrivelmente densos que, a uma certa distância do centro de massa do buraco negro, nenhuma velocidade no Universo é suficiente para escapar. Nem sequer a velocidade da luz.

Essa distância, que varia em função da massa do buraco negro, é chamada de horizonte de eventos. Quando um objecto atravessa os seus limites, só podemos imaginar o que acontece, uma vez que nada regressa com informações vitais sobre o seu destino.

Mas em 1974, Stephen Hawking propôs que as interrupções das flutuações quânticas causadas pelo horizonte de eventos resultassem num tipo de radiação muito semelhante à radiação térmica.

Se esta radiação Hawking existe, é demasiado ténue para que ainda não a possamos detectar. É possível que nunca seja peneirada para fora da estática sibilante do Universo. Mas podemos sondar as suas propriedades através da criação de análogos de buracos negros em ambientes de laboratório.

Tal experiência já havia sido feita antes, mas agora uma equipa liderada por Lotte Mertens da Universidade de Amesterdão, na Holanda, fez algo novo num estudo científico. Uma cadeia uni-dimensional de átomos serviu de caminho para os electrões ‘saltarem’ de uma posição para outra.

Ao afinar a facilidade com que este salto pode ocorrer, os físicos poderiam fazer desaparecer certas propriedades, criando efectivamente uma espécie de horizonte de eventos que interferia com a natureza ondulatória dos electrões.

O efeito deste falso horizonte de eventos produziu um aumento de temperatura que correspondeu às expectativas teóricas de um sistema de buraco negro equivalente, disse a equipa, mas apenas quando parte da cadeia se estendeu para além do horizonte de eventos. Isto pode significar que o emaranhado de partículas que se estendem no horizonte do evento é instrumental para gerar radiação Hawking.

A radiação de Hawking simulada foi apenas térmica para uma certa amplitude de lúpulo, e sob simulações que começaram por imitar uma espécie de espaço-tempo considerado ‘plano’. Isto sugere que a radiação Hawking só pode ser térmica dentro de uma gama de situações, e quando há uma mudança na urdidura do espaço-tempo devido à gravidade.

Não é claro o que isto significa para a gravidade quântica, mas o modelo oferece uma forma de estudar a emergência da radiação Hawking num ambiente que não é influenciado pela dinâmica selvagem da formação de um buraco negro. E, por ser tão simples, pode ser posto a funcionar numa vasta gama de cenários experimentais, disseram os investigadores.

“Isto, pode abrir um espaço para explorar aspectos quântico-mecânicos fundamentais ao lado da gravidade e tempos de espaço curvos em vários cenários de matéria condensada”, escrevem os investigadores, citado pela Science Alert.

ZAP //
19 Novembro, 2022



 

728: A morte de uma estrela revela um buraco negro de massa intermédia escondido numa galáxia anã

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Os astrónomos descobriram uma estrela a ser dilacerada por um buraco negro na galáxia SDSS J152120.07+140410.5, a 850 milhões de anos-luz da Terra. Os investigadores apontaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA para examinar o rescaldo, um evento a que chamaram AT 2020neh, visto no centro da imagem. A câmara ultravioleta do Hubble viu um anel de estrelas a formar-se em torno do núcleo da galáxia onde AT 2020neh está localizado.
Crédito: NASA, ESA, Ryan Foley/Universidade da Califórnia em Santa Cruz

Um buraco negro de massa intermédia, escondido numa galáxia anã, revelou-se aos astrónomos quando devorou uma estrela azarada que se aproximou demasiado.

A destruição da estrela, um evento de perturbação de marés, produziu um surto de radiação que brilhou, por breves instantes, mais do que a luz estelar combinada da galáxia anã hospedeira. O evento poderá ajudar os cientistas a compreender melhor as relações entre os buracos negros e as galáxias.

A erupção foi capturada por astrónomos com o YSE (Young Supernova Experiment), um levantamento concebido para detectar explosões cósmicas e eventos astrofísicos transientes.

Uma equipa internacional liderada por cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga e da Universidade do Estado de Washington relatou a descoberta num artigo publicado no dia 10 de Novembro na revista Nature Astronomy.

“Esta descoberta criou uma excitação generalizada porque podemos usar eventos de perturbação de marés não só para encontrar mais buracos negros de massa intermédia em galáxias anãs silenciosas, mas também para medir as suas massas”, disse o co-autor Ryan Foley, professor assistente de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz, que ajudou a planear o levantamento YSE.

A primeira autora, Charlotte Angus do Instituto Niels Bohr, disse que as conclusões da equipa fornecem uma base para futuros estudos de buracos negros de massa intermédia.

“O facto de termos conseguido capturar este buraco negro de massa intermédia enquanto devorava uma estrela forneceu-nos uma oportunidade notável de detectar o que de outra forma teria ficado escondido”, disse Angus.

“Além disso, podemos utilizar as propriedades do próprio surto para melhor compreender este grupo elusivo de buracos negros de massa intermédia, que podem constituir a maioria dos buracos negros nos centros das galáxias”.

Os buracos negros super-massivos podem ser encontrados nos centros de todas as galáxias massivas, incluindo a nossa própria Via Láctea. Os astrónomos especulam que estes enormes monstros, com milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, podem ter crescido a partir de buracos negros mais pequenos, de “massa intermédia”, com milhares a centenas de milhares de massas solares.

Uma teoria para a formação destes monstruosos buracos negros diz que o Universo primordial estava repleto de galáxias anãs com buracos negros de massa intermédia.

Com o tempo, estas galáxias anãs ter-se-iam fundido ou sido devoradas por galáxias mais massivas, combinando cada vez mais os seus núcleos para assim acumular massa no centro da galáxia em crescimento. Este processo de fusão acabaria por criar os buracos negros super-massivos vistos hoje em dia.

“Se conseguirmos compreender a população de buracos negros de massa intermédia – quantos existem e onde estão localizados – podemos ajudar a determinar se as nossas teorias da formação de buracos negros super-massivos estão corretas”, disse o co-autor Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e professor do Instituto Neils Bohr na Universidade de Copenhaga.

Mas será que todas as galáxias anãs têm buracos negros de massa intermédia?

“Isso é difícil de afirmar, porque a detecção de buracos negros de massa intermédia é extremamente desafiante”, disse Ramirez-Ruiz.

As técnicas clássicas de caça aos buracos negros, que procuram buracos negros em alimentação activa, não são muitas vezes suficientemente sensíveis para descobrir buracos negros nos centros das galáxias anãs.

Como resultado, apenas uma fracção minúscula de galáxias anãs é conhecida por acolher buracos negros de massa intermédia.

A descoberta de mais buracos negros de tamanho médio, com eventos de perturbação de marés, poderá ajudar a resolver o debate sobre a maneira como os buracos negros super-massivos se formam.

“Uma das maiores questões em aberto na astronomia é actualmente a formação dos buracos negros super-massivos”, disse a co-autora Vivienne Baldassare, professora de física e astronomia na Universidade do Estado de Washington.

Dados do levantamento YSE permitiram à equipa detectar os primeiros sinais de luz, isto é, quando o buraco negro começou a devorar a estrela. A captura deste momento inicial foi fundamental para desbloquear o tamanho do buraco negro, porque a duração destes eventos pode ser usada para medir a massa do buraco negro central.

Este método, que até agora só tinha sido mostrado funcionar bem para os buracos negros super-massivos, foi proposto pela primeira vez por Ramirez-Ruiz e pela co-autora Brenna Mockler da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

“Esta erupção foi incrivelmente rápida, mas dado que os nossos dados YSE nos deram tanta informação tão cedo no evento, fomos realmente capazes de determinar a massa do buraco negro”, disse Angus.

Este estudo teve por base dados de observatórios de todo o mundo, incluindo o Observatório W. M. Keck no Hawaii, o NOT (Nordic Optical Telescope), o Observatório Lick da Universidade da Califórnia, o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o Observatório Gemini, o Observatório Palomar e o levantamento Pan-STARRS no Observatório Haleakala.

Astronomia On-line
15 de Novembro de 2022



 

627: Astrónomos confirmam, inequivocamente, o buraco negro mais próximo da Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/BURACOS NEGROS

Impressão de artista do buraco negro mais próximo da Terra e da sua estrela companheira, semelhante ao Sol.
Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani

Os astrónomos que utilizam o Observatório Gemini, operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF (National Science Foundation), descobriram o buraco negro mais próximo da Terra. Esta é a primeira detecção inequívoca de um buraco negro de massa estelar dormente na Via Láctea.

A sua proximidade da Terra, a apenas 1.600 anos-luz de distância, fornece um intrigante alvo de estudo para o avanço da nossa compreensão da evolução dos sistemas binários.

Os buracos negros são os objectos mais extremos do Universo. As versões super-massivas destes objectos inimaginavelmente densos residem provavelmente nos centros de todas as grandes galáxias.

Os buracos negros de massa estelar – que têm aproximadamente entre cinco a 100 vezes a massa do Sol – são muito mais comuns, com uma estimativa de 100 milhões só na Via Láctea.

No entanto, apenas um punhado foi confirmado até à data e quase todos eles são “activos” – o que significa que brilham em raios-X à medida que consomem material de uma companheira estelar próxima, ao contrário dos buracos negros adormecidos que não o fazem.

Os astrónomos que utilizam o telescópio Gemini North no Hawaii, um dos telescópios gémeos que perfazem o Observatório Gemini, operado pelo NOIRLab da NSF, descobriram o buraco negro mais próximo da Terra, que os investigadores apelidaram de Gaia BH1.

Este buraco negro inactivo é cerca de 10 vezes mais massivo do que o Sol e está localizado a cerca de 1.600 anos-luz de distância na direcção da constelação de Ofiúco, tornando-o três vezes mais próximo da Terra do que o anterior detentor do recorde, um binário de raios-X na direcção da constelação de Unicórnio.

A nova descoberta foi possível através de observações requintadas do movimento da companheira do buraco negro, uma estrela parecida com o Sol que orbita o buraco negro aproximadamente à mesma distância que a Terra orbita o Sol.

“Pegamos no Sistema Solar, pomos um buraco negro onde o Sol está, e o Sol onde a Terra está, e obtemos este sistema”, explicou Kareem El-Badry, astrofísico do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian e do Instituto Max Planck para Astronomia, autor principal do artigo científico que descreve esta descoberta. “Embora tenham sido reivindicadas muitas detecções de sistemas como este, quase todas estas descobertas foram posteriormente refutadas.

Esta é a primeira detecção inequívoca de uma estrela parecida com o Sol numa ampla órbita em torno de um buraco negro de massa estelar na nossa Galáxia”.

Embora existam provavelmente milhões de buracos negros de massa estelar a vaguear pela Via Láctea, os poucos que foram detectados foram descobertos devido às suas interacções energéticas com uma estrela companheira.

À medida que o material de uma estrela próxima espirala em direcção ao buraco negro, torna-se sobreaquecido e gera poderosos raios-X e jactos de material. Se um buraco negro não se alimenta activamente (ou seja, está adormecido), ele simplesmente esconde-se no ambiente.

“Tenho procurado buracos negros adormecidos ao longo dos últimos quatro anos usando uma vasta gama de conjuntos de dados e métodos”, disse El-Badry. “As minhas tentativas anteriores – bem como as de outros – deram origem a uma colecção de sistemas binários que se disfarçam de buracos negros, mas esta é a primeira vez que a investigação deu frutos”.

A equipa identificou originalmente o sistema como potencialmente anfitrião de um buraco negro através da análise de dados da nave espacial Gaia da ESA. O observatório Gaia captou as minúsculas irregularidades no movimento da estrela provocadas pela gravidade de um objecto massivo e invisível.

Para explorar o sistema com mais detalhe, El-Badry e a sua equipa voltaram-se para o instrumento GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) no Gemini North, que mediu a velocidade da estrela companheira em órbita do buraco negro e forneceu uma medição precisa do seu período orbital.

As observações de acompanhamento do Gemini foram cruciais para restringir o movimento orbital e, consequentemente, as massas dos dois componentes do sistema binário, permitindo à equipa identificar o corpo central como um buraco negro cerca de 10 vezes mais massivo do que o nosso Sol.

“As nossas observações de acompanhamento, com o Gemini, confirmaram, sem qualquer dúvida, que o binário contém uma estrela normal e pelo menos um buraco negro adormecido”, elaborou El-Badry. “Não conseguimos encontrar nenhum cenário astrofísico plausível que possa explicar a órbita observada do sistema que não envolva pelo menos um buraco negro”.

A equipa contou não só com as soberbas capacidades observacionais do Gemini North, mas também com a capacidade do Gemini em fornecer dados num prazo apertado, uma vez que a equipa dispunha apenas de uma pequena janela temporal para realizar as suas observações de acompanhamento.

“Quando obtivemos as primeiras indicações de que o sistema continha um buraco negro, tivemos apenas uma semana antes de os dois objectos se encontrarem na menor separação nas suas órbitas. As medições neste ponto são essenciais para fazer estimativas precisas de massa num sistema binário”, disse El-Badry.

“A capacidade do Gemini de fornecer observações num curto espaço de tempo foi fundamental para o sucesso do projecto. Se tivéssemos perdido aquela janela de tempo, teríamos de esperar mais um ano”.

Os modelos actuais dos astrónomos sobre a evolução dos sistemas binários têm dificuldade em explicar como a peculiar configuração do sistema Gaia BH1 pode ter surgido.

Especificamente, a estrela progenitora que mais tarde se transformou no buraco negro recentemente detectado teria sido pelo menos 20 vezes mais massiva do que o nosso Sol. Isto significa que teria vivido apenas alguns milhões de anos.

Se ambas as estrelas se formaram ao mesmo tempo, esta estrela massiva ter-se-ia transformado rapidamente numa super-gigante, inchando e engolindo a outra estrela antes de esta ter tido tempo de se tornar uma estrela normal de sequência principal, que queima hidrogénio, como o nosso Sol.

Não é de todo claro como a estrela de massa solar pode ter sobrevivido a esse episódio, acabando como uma estrela aparentemente normal, como indicam as observações do binário que alberga o buraco negro.

Dos modelos teóricos que permitem a sobrevivência, todos prevêem que a estrela de massa solar deveria ter acabado numa órbita muito mais íntima do que a actualmente observada.

Isto pode indicar que existem importantes lacunas na nossa compreensão de como os buracos negros se formam e evoluem nos sistemas binários e também sugere a existência de uma população ainda não explorada de buracos negros dormentes em binários.

“É interessante que este sistema não seja facilmente acomodado por modelos padrão de evolução binária”, concluiu El-Badry. “Coloca muitas questões sobre como este sistema binário foi formado, bem como sobre quantos destes buracos negros adormecidos existem por aí”.

“Como parte de uma rede de observatórios espaciais e terrestres, o Gemini North não só forneceu evidências forte do buraco negro mais próximo até à data, mas também do primeiro sistema imaculado com buraco negro, desobstruído do habitual gás quente que interage com o objecto”, disse Martin Still, do Programa Gemini para a NSF.

“Embora isto possa augurar futuras descobertas da população prevista de buracos negros adormecidos na nossa Galáxia, as observações também deixam um mistério por resolver – apesar de uma história partilhada com o seu vizinho exótico – porque é que a estrela companheira neste sistema binário é tão normal?”

Astronomia On-line
8 de Novembro de 2022



 

626: IXPE revela forma e orientação de matéria quente em torno de buraco negro

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração mostra o sistema Cygnus X-1, localizado a mais de 6000 anos-luz da Terra. O buraco negro está no centro e a sua estrela companheira à esquerda. A imensa gravidade do buraco negro retira material da estrela, formando um disco chamado “disco de acreção” em torno do objecto exótico.
Crédito: John Paice

Cygnus X-1, descoberto em 1964, foi o primeiro objecto cósmico alguma vez identificado como contendo um buraco negro. Agora, telescópios da NASA juntaram-se para revelar novos detalhes sobre a configuração da matéria quente em torno deste famoso buraco negro.

Num novo estudo publicado na revista Science, os astrónomos que utilizam os dados da missão IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer) da NASA descobriram que o fluxo de matéria em direcção ao disco do buraco negro encontra-se mais de lado do que se pensava anteriormente, o que significa que a orla do disco estará mais apontada em direcção à Terra do que se esperava.

O IXPE, uma colaboração internacional entre a NASA e a Agência Espacial Italiana, possui a capacidade especial de olhar para a polarização dos raios-X.

A polarização é uma propriedade da luz que nos diz mais sobre os campos eléctricos e magnéticos interligados que compõem todos os comprimentos de onda da luz.

A orientação e organização destes campos dá aos cientistas informações valiosas sobre objectos extremos como Cygnus X-1, tais como a forma como as partículas são aceleradas à sua volta.

Uma das fontes de raios-X mais brilhantes da nossa Galáxia, Cygnus X-1 contém um buraco negro com 21 vezes a massa do Sol. O buraco negro está em órbita com uma estrela companheira que tem o equivalente em massa a 41 sóis.

A matéria é aquecida a milhões de graus à medida que é puxada para o buraco negro. Esta matéria quente brilha em raios-X. Os investigadores estão a usar medições da polarização destes raios-X para testar e refinar modelos que descrevem como os buracos negros engolem a matéria, tornando-se algumas das fontes de luz mais luminosas – incluindo raios-X – no Universo.

“Observações anteriores, em raios-X, de buracos negros apenas mediram a direcção de chegada, a hora de chegada e a energia dos raios-X a partir do plasma quente que espirala em direcção aos buracos negros”, disse Henric Krawczynski, professor de física na Universidade de Washington em St. Louis e do Centro para Ciências Espaciais da mesma instituição de ensino.

“O IXPE também mede a sua polarização linear, que transporta informação sobre como os raios-X foram emitidos – e se, e para onde, dispersam o material perto do buraco negro”.

Os cientistas observaram que uma melhor compreensão da geometria do plasma em torno de um buraco negro pode revelar mais sobre o funcionamento interno dos buracos negros e da forma como acretam massa.

“Estes novos conhecimentos vão permitir melhores estudos, em raios-X, de como a gravidade curva o espaço e o tempo perto dos buracos negros”, disse Krawczynski.

O horizonte de eventos de um buraco negro é o limite para além do qual nenhuma luz, nem mesmo os raios-X, conseguem escapar. Os raios-X detectados com o IXPE são emitidos pela matéria quente, ou plasma, numa região com 2000 km de diâmetro em redor do horizonte de eventos com 60 quilómetros de diâmetro do buraco negro.

O IXPE observou Cygnus X-1 de 15 a 21 de Maio de 2022. A combinação dos dados do IXPE com observações simultâneas dos observatórios NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) e NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA em maio e Junho de 2022 permitiu aos autores restringir a geometria – ou seja, a forma e localização – do plasma.

Os investigadores descobriram que o plasma estende-se perpendicularmente a um fluxo com dois lados, em forma de lápis, ou jacto, observado em observações rádio anteriores. O alinhamento da direcção da polarização dos raios-X e do jacto apoia fortemente a hipótese de que os processos na região brilhante perto do buraco negro desempenham um papel crucial no lançamento do jacto.

As observações correspondem a modelos que prevêem que o anel de plasma quente, de nome “coroa”, ou “sanduicha” o disco de matéria que espirala para o buraco negro ou substitui a porção interna desse disco. Os novos dados de polarização excluem modelos em que a coroa do buraco negro é uma coluna ou cone estreito de plasma ao longo do eixo do jacto.

Astronomia On-line
8 de Novembro de 2022



 

613: Há sinais de “outras dimensões” no material expelido pelos buracos negros

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Desvendar as propriedades e o comportamento do Universo nos buracos negros, onde o espaço-tempo se curva abruptamente, oferece desafios insólitos.

EHT Collaboration
A primeira fotografia de um buraco negro.

Estamos diante dos aspectos quânticos da gravidade. Neles, procuramos sinais de outras dimensões, além das quatro que já conhecemos. Porque é que acreditamos que possam existir?

A gravidade é uma força muito familiar, mas não se enquadra nas fórmulas clássicas da Física conhecida. Não conseguimos explicar porque é que ela é muito mais fraca que as outras forças fundamentais.

Explicar essa singularidade — a fraqueza da gravidade — foi o que nos levou a procurar esses sinais que confirmem a existência de outras dimensões. Essas dimensões adicionais podem estar a afectar a gravidade e ser o motivo da sua fraqueza.

Por isso, os jactos de matéria expelidos pelos buracos negros podem ser a chave para encontrar sinais da existência dessas outras dimensões.

Se encontrarmos evidências de dimensões exóticas do espaço-tempo além daquelas quatro que conhecemos (três espaciais e uma temporal), poderemos caracterizar a gravidade, compreendê-la e resolver alguns dos mistérios mais profundos da ciência — entre eles, a expansão do Universo.

Dimensões muito grandes ou muito pequenas

Se existirem outras dimensões, não devem causar efeito sobre o nosso dia a dia. Mas existem teorias em que as dimensões adicionais do espaço-tempo são necessárias para unificar a Física como a conhecemos.

A teoria das cordas defende a existência de pelo menos dez dimensões. Ela considera as três dimensões espaciais conhecidas, o tempo e outras seis que, segundo se supõe, formam um espaço muito pequeno ou muito grande.

Essas dimensões adicionais podem ser tão pequenas (abaixo da escala de Planck, quase a 10-35 metros) que são imperceptíveis, mesmo com a precisão atingida pelas experiências actuais mais avançadas, como o Grande Colisor de Hadrões (LHC, na sigla em inglês).

Ou elas podem ser muito grandes, de forma que não teríamos acesso por estarmos restritos a viver numa folha quadridimensional dentro desse Universo de dimensões adicionais.

É neste último cenário que os cientistas desenvolveram um modelo para procurar os efeitos das dimensões adicionais nos jactos emitidos pelos buracos negros.

Os jactos expelidos pelos buracos negros

Um enorme número de buracos negros no Universo emite feixes de matéria relativa, conhecidos como jactos.

A precisão com que os telescópios têm registado dados sobre jactos de buracos negros nos últimos dois anos é assombrosa — por exemplo, o telescópio espacial James Webb, o Telescópio do Horizonte de Eventos e o Observatório Espacial Europeu.

Com esses dados obtidos, numa nova teoria proposta pendente de publicação, cientistas analisam a possibilidade dos efeitos das dimensões adicionais sobre esses jactos de matéria.

Como esperamos que a gravidade ocupe todas as dimensões existentes, os seus efeitos poderiam ser observados nos jactos. Com isso, os feixes dos buracos negros tornam-se canais especialmente promissores para a sua detecção.

Seriam estes modelos a chave para desmentir ou confirmar a existência de dimensões adicionais do espaço-tempo?

Os rastos de outras dimensões

Para poder determinar os efeitos das dimensões do espaço-tempo em feixes de buracos negros, primeiramente devemos elaborar as soluções desses modelos.

Para isso, os investigadores criaram o primeiro modelo para verificar como a possível existência de dimensões adicionais afectaria os feixes de buracos negros que observamos actualmente.

Se existirem, essas dimensões adicionais afectariam a rotação do buraco negro? Reduziriam a sua eficácia para emitir feixes de energia? Aplicando o modelo, encontraram-se dois efeitos distintos.

Quanto à rotação do buraco negro, foi encontrada a mesma dependência que em quatro dimensões e menor eficácia do fluxo energético. Isto significa que, à medida que os feixes de energia emitidos pelos buracos negros giratórios propagam-se pelas cinco dimensões espaço-temporais do novo modelo, a sua potência continua a ter a mesma dependência do parâmetro de rotação do buraco negro em quatro dimensões.

Por isso, este aspecto um tanto inesperado das soluções não permite diferenciar entre quatro e cinco dimensões. Não serve para demonstrar a existência de dimensões adicionais.

Mas o segundo efeito é mais promissor. Se considerarmos a existência de outras dimensões, ocorre redução da eficácia do buraco negro para emitir feixes de energia.

Para responder à pergunta, é preciso acrescentar uma dificuldade adicional. Os jactos como conhecemos actualmente possuem eficácia maior que a esperada segundo os modelos clássicos de quatro dimensões.

Isso pareceria indicar que os modelos com mais dimensões deveriam ser desconsiderados. Mas ainda existem muitos parâmetros a serem analisados. Nos próximos anos, os novos telescópios que estão agora a recolher dados fornecerão maior precisão para caracterizar a região de emissão de massa dos buracos negros.

Os cientistas esperam poder então realmente comparar os modelos teóricos de dimensões espaço-temporais que foram criados.

Einstein demonstrou a existência dos buracos negros com fórmulas matemáticas. Eram apenas soluções fictícias escritas em papel. Décadas depois, os cientistas conseguiram comprovar a sua existência e até fotografá-los.

Da mesma forma, os modelos teóricos de vários tipos servirão para demonstrar a existência ou inexistência de outras dimensões. E, talvez um dia, possamos encontrar a primeira porta para outra dimensão no jacto de um buraco negro.

ZAP // The Conversation
7 Novembro, 2022



 

589: Astrónomos descobrem o buraco negro mais próximo da Terra

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA/ASTRONOMIA/BURACOS NEGROS

Este corpo celeste está a uma distância de 1.600 anos-luz do planeta Terra, segundo o centro de investigação NOIRLab.

© NOIRLab

Astrónomos descobriram o buraco negro mais próximo da Terra, a 1.600 anos-luz, tratando-se da primeira detecção na Via Láctea de um buraco negro de massa estelar que não está em actividade, foi esta sexta-feira divulgado.

A descoberta deste corpo celeste, denominado Gaia BH1, foi feita graças a observações precisas do movimento de uma estrela que o orbita a uma distância semelhante à que separa a Terra do Sol, indicou em comunicado o NOIRLab, um centro de investigação norte-americano na área da astronomia, que opera o telescópio Gemini Norte, no Havai, com que foram realizadas as observações.

Um buraco negro é um corpo denso e escuro, de onde nada escapa, nem mesmo luz, devido ao campo gravitacional intenso, pelo que a sua presença é inferida através da interacção com outros corpos ou matéria.

Embora existam provavelmente milhões de buracos negros de massa estelar na Via Láctea poucos foram detectados. Nos casos em que foram detectados, tal deveu-se à interacção com uma estrela na sua vizinhança.

O Gaia BH1, que tem uma massa 10 vezes superior à do Sol, é um buraco negro dito inactivo, não está a alimentar-se do material da sua estrela vizinha, pelo que se confunde com o meio envolvente.

Os resultados da descoberta foram divulgados na publicação científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Diário de Notícias
DN/Lusa
04 Novembro 2022 — 17:41



 

365: Astrónomos detectam bolha de gás quente em torno do buraco negro super-massivo da Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem do buraco negro supermassivo, Sagitário A*, observado pela Colaboração EHT (Event Horizon Telescope), juntamente com uma ilustração artística que mostra onde é que os modelos dos dados ALMA prevêem que esteja o ponto quente e a sua órbita em torno do buraco negro.
Crédito: Colaboração EHT, ESO/M. Kornmesser (reconhecimento: M. Wielgus)

Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos descobriram sinais de um “ponto quente” em órbita de Sagitário A*, o buraco negro no centro da nossa Galáxia. Esta descoberta ajuda-nos a compreender melhor o meio enigmático e dinâmico que rodeia o nosso buraco negro super-massivo.

“Pensamos estar a ver uma bolha de gás quente em torno de Sagitário A*, numa órbita semelhante em tamanho à do planeta Mercúrio, mas que completa uma volta em cerca de 70 minutos.

Para que isso aconteça a velocidade a que se desloca tem que ser enorme, cerca de 30% da velocidade da luz!” explica Maciek Wielgus do Instituto Max Planck para Radioastronomia em Bona, na Alemanha, que liderou este estudo publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

As observações foram obtidas com o ALMA nos Andes chilenos — um radiotelescópio que pertence parcialmente ao ESO — durante uma campanha levada a cabo pela Colaboração EHT (Event Horizon Telescope) destinada a obter imagens de buracos negros.

Em Abril de 2017, o EHT juntou oito radiotelescópios existentes no mundo inteiro, incluindo o ALMA, para obter dados que resultaram na primeira imagem de Sagitário A*, recentemente divulgada.

Para calibrar os dados EHT, Wielgus e colegas, que são membros da Colaboração EHT, utilizaram dados do ALMA obtidos na mesma altura que as observações EHT de Sagitário A*. Para surpresa da equipa, havia mais pistas escondidas nas medições obtidas apenas com o ALMA sobre a natureza do buraco negro.

Por acaso, algumas das observações tinham sido realizadas pouco depois de uma explosão de energia de raios-X emitida a partir do centro da nossa Galáxia, a qual tinha sido detectada pelo Telescópio Espacial Chandra da NASA.

Pensa-se que este tipo 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 facto destas explosões estarem, até agora, apenas claramente presentes em observações infravermelhas e de raios-X de Sagitário A*.

Estamos, pela primeira vez, a ver fortes indicações de que pontos quentes a orbitar o buraco negro também estão presentes em observações rádio,” disse Wielgus, também afiliado ao Centro Astronómico Nicolau Copérnico, Polónia, e à Iniciativa Buraco Negro da Universidade de Harvard, EUA.

“Talvez estes pontos quentes detectados nos comprimentos de onda do infravermelho sejam uma manifestação do mesmo fenómeno físico: à medida que arrefecem, os pontos quentes que emitem no infravermelho tornam-se visíveis a comprimentos de onda maiores, como os observados pelo ALMA e pelo EHT”, acrescenta Jesse Vos, estudante de doutoramento na Universidade Radboud, Países Baixos, também envolvido neste estudo.

Pensou-se durante muito tempo que estas explosões teriam origem nas interacções magnéticas do gás muito quente que orbita muito próximo de Sagitário A* e, de facto, estes novos resultados apoiam esta ideia. “Descobrimos agora evidências fortes para uma origem magnética destas explosões e as nossas observações dão-nos pistas sobre a geometria do processo.

Os novos dados são extremamente úteis na construção de uma interpretação teórica destes eventos,” diz a co-autora Monika Mościbrodzka da Universidade Radboud.

O ALMA permite aos astrónomos estudar emissão rádio polarizada de Sagitário A*, a qual pode ser usada para investigar o campo magnético do buraco negro. A equipa 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*.

Este trabalho de investigação coloca limites mais fortes na forma deste campo magnético do que os conseguidos em observações anteriores, ajudando os astrónomos a descobrir a natureza do nosso buraco negro e seus arredores.

As observações confirmam algumas das descobertas anteriores feitas com o auxílio do instrumento GRAVITY montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO, que observa no infravermelho. Tanto os dados do GRAVITY como os do ALMA sugerem que a explosão tem origem num nodo de gás que orbita em torno do buraco negro a cerca de 30% da velocidade da luz na direcção dos ponteiros do relógio no céu, com a órbita do ponto quente quase de face para nós.

“No futuro deveremos 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 — 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, co-autor do estudo.

A equipa espera também conseguir observar directamente com o EHT os nodos de gás, para investigar 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.

Astronomia On-line
27 de Setembro de 2022



 

323: Buraco negro no centro da galáxia gerou bolha de gás

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA/BURACOS NEGROS

A bolha de gás foi detectada no Sagittarius A*, o buraco negro super-massivo no coração da Via Láctea que está a pelo menos 27 000 anos-luz da Terra.

Sagittarius A*, o buraco negro super-massivo no coração da Via Láctea
© AFP PHOTO / European Southern Observatory

Os astrónomos observaram o aparecimento fugaz de uma bolha de gás circulando, a velocidades “incríveis”, no buraco negro no centro da nossa galáxia, de acordo com um estudo científico publicado nesta quinta-feira.

A detecção desta bolha, cujo tempo de vida não ultrapassou algumas horas, pode fornecer informações sobre o comportamento dos buracos negros. Esses objectos astronómicos são ainda mais misteriosos, porque são literalmente invisíveis. E sua força gravitacional é tal que nem mesmo a luz pode escapar.

Sagittarius A*, o buraco negro super-massivo no coração da Via Láctea, está a pelo menos 27.000 anos-luz da Terra., foi detectado graças ao movimento das estrelas em sua órbita.

A colaboração EHT, uma rede mundial de radiotelescópios, publicou em maio passado a primeira imagem do anel de material que envolve o buraco negro antes de ser absorvido por ele.

O ALMA, um desses radiotelescópios localizado no Chile, captou um sinal “muito surpreendente” nos dados de observação de Sagittarius A*, disse à AFP o astrofísico Maciek Wielgus, do Instituto Alemão Max Planck de Radioastronomia.

Poucos minutos antes de ALMA colectar esses dados, o telescópio espacial Chandra detectou “uma enorme emissão” de raios X de Sagittarius A*, relatou Wielgus.

Essa explosão de energia, que se acredita ser semelhante às tempestades solares, enviou uma bolha de gás voando ao redor do buraco negro a toda velocidade, descreve o estudo publicado na revista Astronomy and Astrophysics.

O fenómeno observado durante cerca de uma hora e meia permitiu calcular que a bolha de gás fez uma órbita completa do buraco negro em apenas 70 minutos, ou seja, a uma velocidade 30% equivalente à da luz, que vai para 300 000 quilómetros por segundo. Uma velocidade que “desafia a imaginação”, segundo Wielgus .

Diário de Notícias
DN/AFP
22 Setembro 2022 — 17:55