MADRID 16 set. (EUROPA PRESS) -
Novas imagens detalhadas do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 revelam um ambiente dinâmico com padrões de polarização variáveis perto do buraco negro.
Pela primeira vez, em dados da colaboração do observatório global EHT (Event Horizon Telescope), os cientistas também detectaram sinais de emissão de jato perto da base do jato que emerge do ambiente próximo do buraco negro. Essas novas observações, publicadas na Astronomy & Astrophysics, oferecem uma nova visão sobre o comportamento da matéria e da energia nos ambientes extremos que cercam os buracos negros.
Localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra, o M87 abriga um buraco negro supermassivo com uma massa seis bilhões de vezes maior que a do Sol. O EHT, uma rede global de radiotelescópios que atua como um observatório do tamanho da Terra, capturou pela primeira vez a imagem icônica da sombra do buraco negro de M87 em 2019, acrescentando mapas de polarização em 2021.
Na astronomia, a polarização se refere ao alinhamento das ondas de luz, que fornece informações sobre a estrutura e a força dos campos magnéticos no espaço. No caso de galáxias ativas, como a M87, os campos magnéticos desempenham um papel crucial. De acordo com as teorias atuais, eles estão ancorados no plasma de matéria que orbita o buraco negro em um disco, onde se enrolam em torres magnéticas que liberam forças enormes.
A energia magnética contida é capaz de acelerar a matéria ao longo de jatos estabilizados pelos campos magnéticos torcidos a velocidades próximas à velocidade da luz. E esses jatos, que se originam em uma região extremamente compacta ao redor do buraco negro, afetam toda a galáxia, que é de milhões a bilhões de vezes maior: "Jatos como o da estrela M87 desempenham um papel fundamental na evolução de suas galáxias hospedeiras. Ao regular a formação de estrelas e distribuir energia em grandes distâncias, eles afetam o ciclo de vida da matéria em uma escala cósmica", explica Eduardo Ros, do MPIfR.
Entretanto, são necessárias observações mais detalhadas para esclarecer exatamente como esses jatos se formam no ambiente dinâmico dos buracos negros. Os dados agora publicados fazem uma importante contribuição nesse sentido. Ao contrário de um único instantâneo, eles fornecem uma série de imagens que capturam pela primeira vez como o ambiente dinâmico magnetizado da estrela M87 mudou em 2017, 2018 e 2021.
AMBIENTE TURBULENTO E EM EVOLUÇÃO
Entre 2017 e 2021, o padrão de polarização mudou de direção inesperadamente. Em 2017, os campos magnéticos pareciam girar em uma direção; em 2018, eles se estabilizaram e, em 2021, se inverteram, girando na direção oposta. Essas mudanças podem ser devidas tanto à própria estrutura magnética do buraco negro quanto à matéria interveniente que distorce a polarização da luz conforme ela viaja em direção à Terra.
Em conjunto, essas variações apontam para um ambiente turbulento e em evolução, no qual os campos magnéticos desempenham um papel crucial no direcionamento da queda de matéria para o buraco negro e na direção da energia para o jato que se espalha para fora. Esse comportamento surpreendente desafia os modelos existentes e enfatiza o quanto ainda resta a ser compreendido sobre os processos próximos ao horizonte de eventos.
"O que é notável é que, embora o tamanho do anel tenha permanecido constante ao longo dos anos, confirmando a sombra do buraco negro prevista pela teoria de Einstein, o padrão de polarização muda significativamente", diz Paul Tiede, astrônomo do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em um comunicado. "Isso nos diz que o plasma magnetizado que gira perto do horizonte de eventos está longe de ser estático; ele é dinâmico e complexo, levando nossos modelos teóricos aos seus limites.
DOIS NOVOS TELESCÓPIOS
Crucialmente, as observações do EHT de 2021 incluíram dois novos telescópios - Kitt Peak no Arizona e NOEMA na França - que melhoraram a sensibilidade e a clareza das imagens da matriz. Isso permitiu que os cientistas restringissem, pela primeira vez com o EHT, a direção da emissão da base do jato relativístico do M87: um feixe estreito de partículas energéticas que emerge do ambiente do buraco negro próximo à velocidade da luz. Melhorias no desempenho técnico do Telescópio da Groenlândia e do Telescópio James Clerk Maxwell aumentaram ainda mais a qualidade dos dados em 2021.
"A calibração aprimorada resultou em um aumento notável na qualidade dos dados e no desempenho da matriz, com novas linhas de base curtas - entre o NOEMA e os telescópios IRAM de 30 m, e entre o Kitt Peak e o SMT - fornecendo as primeiras restrições sobre a emissão fraca da base do jato", diz Sebastiano von Fellenberg, da Universidade de Toronto, cientista exci do MPIfR, que se concentrou na calibração do projeto. "Esse aumento na sensibilidade também melhora nossa capacidade de detectar sinais sutis de polarização.
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