4387: O anel em torno do buraco negro cintila

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Instantâneos do buraco negro M87* obtidos através de métodos fotográficos/modelos geométricos, e o complexo telescópico EHT em 2009-2017. O diâmetro de todos os anéis é idêntico, mas a posição do lado brilhante varia. A variação da espessura do anel é muito provavelmente não real e resulta do número limitado de observatórios participantes nas experiências anteriores.
Crédito: M. Wielgus, D. Pesce & Colaboração EHT

No centro da galáxia gigante Messier 87 esconde-se um buraco negro gigante. A imagem deste monstro, publicada o ano passado e obtida com o EHT (Event Horizon Telescope), deu a volta ao mundo. Agora, a equipa EHT analisou os dados de arquivo de 2009 a 2013, alguns dos quais ainda não publicados. Os investigadores descobriram que a sombra em forma de anel em torno do buraco negro está sempre presente, mas muda de orientação e distribuição de brilho – o anel parece estar a cintilar. A participação do telescópio europeu APEX, no Chile, e do telescópio IRAM de 30 metros co-financiado pela Sociedade Max Planck em Pico Veleta, Sierra Nevada, tiveram um papel importante nesta descoberta.

“Os resultados anunciados em Abril de 2019 mostram uma imagem da sombra de um buraco negro, consistindo num anel brilhante formado por plasma quente girando em torno do buraco negro em M87, e uma parte central escura, onde esperamos que esteja o horizonte de eventos,” lembra Maciek Wielgus, astrónomo da Universidade de Harvard e autor principal do novo artigo científico.

No entanto, esses resultados foram baseados apenas em observações realizadas ao longo de uma janela de tempo de uma semana em Abril de 2017, que é demasiado pequena para ver se o anel está a evoluir em escalas de tempo mais longas. Mesmo após uma análise cuidadosa dos dados, permaneceram algumas questões em aberto no que toca a estacionariedade das características do anel ao longo do tempo. Por esse motivo, foi considerada uma investigação de dados arquivados anteriores.

As observações de 2009-2013 consistem de muito menos dados do que as realizadas em 2017, tornando difícil obter uma imagem de M87 sem premissas “a priori”. Para os dados de arquivo disponíveis, a equipa do EHT usou modelagem estatística baseada em suposições geométricas para observar as mudanças na aparência do buraco negro em M87 (M87*) ao longo do tempo.

Expandindo a análise às observações de 2009-2017, os cientistas mostraram que M87* atende às expectativas teóricas. O diâmetro da sombra do buraco negro permaneceu consistente com a previsão da teoria da relatividade geral de Einstein para um buraco negro com 6,5 mil milhões de massas solares. A morfologia de um anel assimétrico persiste em escalas de tempo de vários anos, de uma maneira consistente que fornece confiança adicional sobre a natureza de M87* e sobre a origem da sua sombra.

Mas embora o diâmetro do anel permaneça constante ao longo do tempo, a equipa EHT descobriu que os dados escondiam uma surpresa. Thomas Krichbaum, astrónomo do Instituto Max Planck para Radioastronomia e um dos autores principais da publicação, afirma: “A análise de dados sugere que a orientação e a estrutura final do anel variam com o tempo. Isto dá a primeira impressão da estrutura dinâmica do fluxo de acreção, que rodeia o horizonte de eventos”. Ele acrescenta: “O estudo desta região será crucial para um melhor entendimento de como os buracos negros acretam matéria e lançam jactos relativísticos.”

O gás que cai num buraco negro aquece até milhares de milhões de graus, ioniza-se e torna-se turbulento na presença de campos magnéticos. Dado que o fluxo de matéria é turbulento, o brilho do anel parece cintilar com o tempo, o que desafia alguns modelos teóricos de acreção.

“A monitorização da estrutura variável de tempo de M87 com o EHT é um desafio que nos manterá ocupados nos próximos anos,” afirma Anton Zensus, Director do Instituto Max Planck para Radioastronomia e Presidente Fundador do Conselho da Colaboração EHT. “Estamos a trabalhar na análise dos dados de 2018, e a preparar novas observações em 2021, com a adição de novos locais como o Observatório NOEMA na França, o radiotelescópio mais poderoso do seu tipo no hemisfério norte e também co-financiado pelo Instituto Max Planck, bem como com o Telescópio da Gronelândia e com o Kitt Peak no estado norte-americano do Arizona,” acrescenta Zensus. Os recursos aprimorados de imagem, fornecidos por este grupo maior, fornecerão uma visão mais detalhada da sombra do buraco negro M87* e do jacto mais interno da galáxia rádio M87.

Astronomia On-line
25 de Setembro de 2020