2641: Astrónomos viram “bolhas” gigantes no buraco negro da Via Láctea

CIÊNCIA

(dr) Mark A. Garlick
O buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea é a origem plausível dos protões PeV

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu um dos maiores fenómenos já observados no centro da Via Láctea: duas “bolhas” gigantes, emissoras de ondas de rádio, acima e abaixo da região central da nossa galáxia.

Segundo o CanalTech, esta foi a grande descoberta do telescópio sul-africano MeerKAT, inaugurado há pouco mais de um ano. Estes objectos espaciais estendem-se numa distância de 1.400 anos-luz, que corresponde a cerca de 5% da distância entre o Sistema Solar e o centro da galáxia.

Dentro destas bolhas, os electrões movem-se e produzem ondas de rádio à medida que são acelerados por campos magnéticos. Os cientistas, que publicaram recentemente o artigo científico na Nature, mostraram que este fenómeno é resultado de uma explosão perto do buraco negro super-massivo da Via Láctea – Sagittarius A* – algo que terá acontecido há alguns milhões de anos, produzindo grandes quantidades de energia.

Os astrónomos acreditam que a explosão terá sido causada pelo Sagittarius A*, quando passou por um período intenso de consumo de matéria. Outra explicação apontada seria a formação quase simultânea e a subsequente morte de cerca de 100 grandes estrelas.

Oliver Pfuhl, astrónomo do Observatório Europeu do Sul, em Garching, na Alemanha, considera que tanto a explosão de estrelas como a actividade do buraco negro podem ser a explicação destas bolhas gigantes. “É particularmente intrigante relacionar as bolhas de rádio com este evento de formação estelar.”

Heywood, autor principal do estudo, explicou que “o centro da Via Láctea é relativamente calmo quando comparado com outras galáxias com buracos negros centrais muito activos”. Ainda assim, o buraco negro central da nossa galáxia pode-se tornar activo, explodindo à medida que devora aglomerados maciços de poeira e gás.

Isto significa que, num desses períodos incomuns, Sagittarius A* desencadeou enormes explosões que resultaram nestas estruturas emissoras de ondas de rádio nunca antes observadas.

Além de ser um grande passo na astronomia, esta descoberta pode ainda ajudar a resolver outro grande mistério: a origem dos electrões necessários para gerar a emissão de ondas de rádio de intrigantes filamentos magnetizados – estruturas semelhantes a fios que não são vistas noutro lugar, excepto no centro galáctico.

“Quase todos os filamentos estão confinados pelas bolhas de rádio”, segundo outro autor do estudo, Farhad Yusef-Zadeh, da Northwestern University.

As gigantes bolhas da nossa galáxia foram descobertas por acaso, com a ajuda do radiotelescópio MeerKAT, quando os cientistas criaram uma imagem do centro galáctico para comemorar a inauguração do observatório. O MeerKAT é um conjunto de 64 antenas de rádio, cada uma com 13,5 metros de diâmetro, localizado num local remoto do Cabo Setentorial.

ZAP //

Por ZAP
15 Setembro, 2019

 

2468: O buraco negro que vive no coração da Via Láctea brilha muito mais do que o normal (e ninguém sabe porquê)

CIÊNCIA

ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse

Uma equipa de cientistas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, observou que Sagitário A * (Sgr A *), o buraco negro super-massivo que vive no coração da Via Láctea, brilha 75 vezes mais que o normal.

No novo artigo, cujos resultados foram este mês publicados na revista científica especializada Astrophysical Journal Letters, os cientistas recordam que o buraco negro, com 4 milhões de massas solares, localiza-se a cerca de 26.000 anos luz da Terra.

“Este é um timelapse de imagens de mais de 2,5 horas capturadas em maio pelo observatório W.M. Keck, no Havai, do buraco negro super-massivo Sgr A *. O buraco negro é sempre variável, mas desta vez foi o mais brilhante que vimos até agora no infravermelho”, escreveu o cientista Tuan Do, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, na sua conta de Twitter.

“Provavelmente, brilhou ainda mais antes de começarmos a vê-lo naquela noite”.

Here’s a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night!

“Esta imagem não editada mostra o [buraco negro] Sgr A * mais brilhante observado no infravermelho. A emissão associada com o buraco negro também mudou para um factor de 75 durante aquela noite. Está o Sgr A * a acordar?”, escreveu noutra publicação.

Os cientistas não sabem ainda ao certo o que causou esta mudança no brilho do buraco negro, mas acreditam que o fenómeno seja causado devido a um aumento na quantidade de gás que está a ser devorada pelo buraco negro.

“Esse aumento no brilho e na variabilidade pode indicar um período de aumento da actividade de Sgr A * ou uma mudança no seu estado de acreção”, concluiu o cientista.

ZAP //

Por ZAP
17 Agosto, 2019

 

2406: Estrela super-veloz conseguiu escapar ao buraco negro super-massivo da Via Láctea

CIÊNCIA

(dr) Mark A. Garlick

Muitas estrelas orbitam perto de Sagitário A*, o buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Mas nem todas têm o mesmo destino.

Em algumas galáxias, algumas dessas estrelas são separadas quando se aproximam do buraco negro super-massivo. Outras mudam de cor devido aos efeitos gravitacionais. E em alguns casos, as estrelas são atiradas para o espaço intergaláctico. S5-HVS1 é uma delas.

Como relatado num artigo disponível no arXiv, ainda a ser revisto por pares, um grupo internacional de cientistas identificou uma estrela hiper-veloz enquanto estudavam objectos para o Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5).

A estrela estava a mover-se a 1.017 quilómetros por segundo – o que abrange a distância entre Nova Iorque, nos Estados Unidos, e Sidney, na Austrália, em apenas 15,7 segundos.

Para se mover a essa velocidade, muito mais rápido que uma estrela comum, algo deve tê-la acelerado. A equipa de investigadores tentou estimar de onde a estrela poderia possivelmente ter vindo, e com base em sua análise, a explicação mais provável é o núcleo da Via Láctea.

É muito fácil apontar o dedo ao Sagitário A*. Se o buraco negro super-massivo for, de facto, o culpado, a estrela provavelmente foi expulsa a uma velocidade de cerca de 1.800 quilómetros por segundo e tem vindo a desacelerar lentamente nas suas viagens durante cerca de 4,8 milhões de anos. A estrela, que é um objecto padrão de fusão de hidrogénio, está localizada a aproximadamente 30 mil anos-luz da Terra.

Embora esta seja a estrela mais rápida já descoberta, não é um objecto único. Astrónomos descobriram dúzias destas estrelas, embora a maioria delas tenha sido acelerada para fora da galáxia por outros eventos além das interacções com Sagitário A *.

Os cientistas sugerem que, se uma das duas estrelas num sistema binário for super-nova, poderá dar empurrar a sua companheira além do disco da Via Láctea.

Mas as estrelas não estão apenas a ser expulsas. Os investigadores também já descobriram estrelas que chegam à nossa galáxia, vindas de pequenas companheiras da Via Láctea. Também poderiam ter sido acelerados por uma super-nova ou talvez até por um buraco negro super-massivo que ainda não conhecemos.

ZAP //

Por ZAP
5 Agosto, 2019

 

2134: Anel nublado e frio em torno do buraco negro super-massivo da Via Láctea

Impressão de artista do anel de gás interestelar frio em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Novas observações do ALMA revelaram, pela primeira vez, esta estrutura.
Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Novas observações do ALMA revelam um disco nunca antes visto de gás interestelar frio envolvido em torno do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Este disco nublado dá aos astrónomos novas informações sobre o funcionamento da acreção: o desvio de material para a superfície de um buraco negro. Os resultados foram publicados na revista Nature.

Através de décadas de estudo, os astrónomos desenvolveram uma imagem mais clara da vizinhança caótica e povoada em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. O nosso Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra e o buraco negro super-massivo, conhecido como Sagitário A*, tem 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Sabemos agora que esta região está repleta de estrelas errantes, nuvens de poeira interestelar e um grande reservatório de gases fenomenalmente quentes e comparativamente mais frios. Pensa-se que estes gases orbitem o buraco negro num vasto disco de acreção que se estende a poucas décimas de um ano-luz do horizonte de eventos do buraco negro.

No entanto, até agora, os astrónomos só tinham conseguido fotografar a porção quente e ténue deste gás em acreção, que forma um fluxo aproximadamente esférico e que não mostra uma rotação óbvia. A sua temperatura está estimada em 10 milhões de graus Celsius, ou cerca de metade da temperatura do núcleo do nosso Sol. A esta temperatura, o gás brilha intensamente em raios-X, permitindo que seja estudado por telescópios de raios-X no espaço, até à escala de um-décimo de um ano-luz do buraco negro.

Além deste gás incandescente e quente, observações anteriores com telescópios de comprimento de onda milimétrico detectaram um grande reservatório de hidrogénio gasoso comparativamente mais frio (cerca de 10 mil graus Celsius) a poucos anos-luz em torno do buraco negro. A contribuição deste gás para o fluxo de acreção do buraco negro era anteriormente desconhecida.

Embora o buraco negro do nosso Centro Galáctico seja relativamente calmo, a radiação em seu redor é forte o suficiente para fazer com que os átomos de hidrogénio continuem a perder e a recombinar-se com os seus electrões. Esta recombinação produz um sinal distintivo de comprimento de onda milimétrico, que é capaz de atingir a Terra com muito poucas perdas no caminho. Com a sua notável sensibilidade e capacidade em ver detalhes, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) foi capaz de detectar este ténue sinal de rádio e de produzir a primeira imagem do disco de gás mais frio que rodeia o buraco negro super-massivo da Via Láctea a apenas um-centésimo de ano-luz de distância, ou cerca de 1000 vezes a distância da Terra ao Sol. Estas observações permitiram que os astrónomos mapeassem a localização e rastreassem o movimento desse gás. Os investigadores estimam que a quantidade de hidrogénio neste disco frio é equivalente a um-décimo da massa de Júpiter, ou a 1/10.000 da massa do Sol.

Através do mapeamento dos desvios nos comprimentos de onda desta radiação de rádio devido ao efeito Doppler (a luz dos objectos que se movem em direcção à Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “azul do espectro enquanto a luz dos objectos que se movem para longe da Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “vermelha”), os astrónomos puderam ver claramente que o gás está a girar em torno do buraco negro. Esta informação fornecerá novas informações sobre como os buracos negros devoram a matéria e a complexa interacção entre um buraco negro e a sua vizinhança galáctica.

“Fomos os primeiros a fotografar este disco elusivo e a estudar a sua rotação,” comentou Elena Murchikova, membro, em astrofísica, do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, EUA. “Também estamos a estudar a acreção para o buraco negro. Isto é importante porque é o buraco negro super-massivo mais próximo. Mesmo assim, ainda não temos um bom entendimento de como funciona a acreção. Esperamos que estas novas observações do ALMA ajudem o buraco negro a ceder alguns dos seus segredos.”

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019



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1796: Astrónomos preparam-se para fazer um anúncio bombástico

M. Weiss / CXC / NASA

O European Southern Observatory revelou que, na próxima semana, vai fazer um grande anúncio em relação aos “primeiros resultados do Event Horizon Telescope. Especula-se que a rede de telescópios possa ter captado a primeira fotografia de sempre do Horizonte de Eventos de um buraco negro.

Durante anos, o Event Horizon Telescope (EHT) tem varrido a Via Láctea, tentando obter uma fotografia da localização de Sagitário A*, o monstruoso buraco negro da nossa galáxia.

A tarefa não é fácil, uma vez que os buracos negros são literalmente invisíveis. Estas formações cósmicas absorvem toda a radiação electromagnética, o que significa que nenhum dos nossos telescópios os conseguem detectar – razão pela qual não os conseguimos observar ou fotografar.

Mas há uma região muito especial de um buraco negro: o event horizon, ou horizonte de eventos. Este é o limiar a partir do qual a força da gravidade se torna suficientemente grande para  impedir que a radiação escape ao buraco negro.

Neste limiar, o espaço e o tempo comportam-se de forma peculiar, fugindo às leis da física, e é nisso que os cientistas estão a apostar para conseguir captar uma imagem da luminosidade residual emitida pelo buraco negro.

É possível, mas não é propriamente fácil, explica o Science Alert.  Para dificultar a tarefa, Sagitário A* está envolto numa espessa nuvem de poeira e gás.

Nos últimos anos, a equipa do Event Horizon Telescope tem estado a recolher e analisar dados de telescópios de todo o mundo. A informação obtida por esta rede de instrumentos é tão grande, que tem que ser transportada de avião em discos rígidos, para que os astrónomos fizessem uma análise detalhada dessa informação.

A ideia do EHT é simples: os telescópios de todo o mundo estão sincronizados com um relógio incrivelmente preciso, pelo que os seus dados podem ser correlacionados e, eventualmente, produzir uma imagem do event horizon de um buraco negro.

Nos últimos 13 anos, o Event Horizon Telescope tem tentado captar imagens de dois buracos negros: o Sagitário A *, no centro da Via Láctea, e o buraco negro no centro de Messier 87, uma galáxia elíptica próxima de nós. Segundo o CNET, a última recolha de dados tinha sido feita há dois anos, em Abril de 2017.

O trabalho do EHT parece agora ter produzido frutos. A revelação dos “primeiros resultados do Event Horizon Telescope”, que os cientistas consideram “inovadores”, será feita no próximo dia 10 de Abril, às 14h, pela Comissão Europeia, pelo Conselho Europeu de Investigação e pelos responsáveis do telescópio.

A Comissão Europeia fará uma transmissão em directo no YouTube da revelação.

ZAP // ScienceAlert

Por ZAP
2 Abril, 2019

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1518: Levantando o véu do buraco negro no coração da nossa Galáxia

Esquerda, topo: simulação de Sgr A* a 86 GHz. Direita, topo: simulação, com efeitos adicionados de dispersão. Direita, baixo: imagem dispersada das observações, é assim que vemos Sgr A* no céu. Esquerda, baixo: a imagem não dispersada, depois de removidos os efeitos de dispersão, ao longo da nossa linha de visão, o aspecto “real” de Sgr A*.
Crédito: S. Issaoun, M. Mościbrodzka, Universidade Radboud/M. D. Johnson, CfA

Juntando pela primeira vez o poderoso ALMA a uma série de telescópios, os astrónomos descobriram que a emissão do buraco negro super-massivo Sagitário A* (Sgr A*), no centro da nossa Galáxia, vem de uma região mais pequena do que se pensava anteriormente. Isto pode indicar que um jacto de rádio oriundo de Sgr A* está apontado quase directamente para a Terra.

Até agora, uma nuvem de gás quente tem impedido os astrónomos de obter imagens detalhadas do buraco negro super-massivo Sgr A* e instigado dúvidas na sua verdadeira natureza. Incluíram agora, e pela primeira vez, o poderoso telescópio ALMA no norte do Chile numa rede global de radiotelescópios para penetrar através desta neblina, mas a fonte continua a surpreender: a sua região de emissão é tão pequena que a fonte pode estar apontada directamente na direcção da Terra.

Observando a uma frequência de 86 GHz com a técnica de interferometria de linha de base muito longa (VLBI, inglês para “Very Long Baseline Interferometry”), que combina muitos telescópios para formar um telescópio virtual com o tamanho da Terra, a equipa conseguiu mapear as propriedades exactas da dispersão de luz que bloqueia a nossa visão de Sgr A*. A remoção da maioria dos efeitos de dispersão produziu uma primeira imagem da vizinhança do buraco negro.

A alta qualidade da imagem permitiu que a equipa restringisse modelos teóricos para o gás em torno de Sgr A*. A maior parte da emissão de rádio vem de apenas 300 milionésimos de grau e a fonte tem uma morfologia simétrica. “Isso pode indicar que a emissão de rádio é produzida num disco de gás em queda em vez de um jato de rádio,” explica Sara Issaoun, estudante da Universidade Radboud em Nijmegen, Países Baixos, que liderou o trabalho e testou vários modelos de computador contra os dados. “No entanto, isso tornaria Sgr A* uma excepção em comparação com outros buracos negros emissores de rádio. A alternativa pode ser que o jacto de rádio está apontado quase na nossa direcção”.

O astrónomo alemão Heino Falcke, professor de Radioastronomia da mesma Universidade e orientador de doutoramento de Issaoun, acha esta ideia muito invulgar, mas também não a descarta. No ano passado, Falcke teria considerado este modelo um tanto ou quanto “fabricado”, mas recentemente a equipa GRAVITY chegou a uma conclusão semelhante usando o interferómetro do VLT do ESO e uma técnica independente. “Talvez seja realmente verdade,” conclui Falcke, “e estamos a olhar para este monstro a partir de um ponto de vista muito especial.”

Os buracos negros supermassivos são comuns nos centros das galáxias e podem gerar os fenómenos mais energéticos do Universo conhecido. Pensa-se que, em redor destes buracos negros, a matéria cai num disco giratório e parte dessa matéria é expelida em direcções opostas ao longo de dois feixes estreitos, chamados jactos, a velocidades próximas da da luz, o que normalmente produz muito rádio. “Saber se a emissão de rádio oriunda de Sgr A* tem origem numa estrutura assimétrica subjacente, ou se é intrinsecamente assimétrica, é uma questão de intensa discussão,” explica Thomas Krichbaum, membro da equipa.

Sgr A* é o buraco negro super-massivo mais próximo e tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. O seu tamanho aparente no céu corresponde a menos de 100 milionésimos de grau, o que equivale ao tamanho de uma bola de ténis à distância da Lua. Para medir isto, é necessária a técnica de VLBI. A resolução alcançada com a VLBI é ainda aumentada pela frequência de observação. A frequência mais alta, até à data, para a técnica VLBI, é de 230 GHz. “As primeiras observações de Sgr A*, a 86 GHz, datam de há 26 anos atrás, lideradas por Thomas Kirchbaum no nosso Instituto, apenas com um punhado de telescópios. Ao longo dos anos, a qualidade dos dados e das capacidades de imagem melhorou constantemente à medida que se juntavam mais telescópios,” diz J. Anton Zensus, director do Instituto Max Planck para Radioastronomia e líder da sua divisão de Radioastronomia/VLBI.

As descobertas de Issaoun e da sua equipa internacional descrevem as primeiras observações a 86 GHz nas quais o ALMA também participou, de longe o telescópio mais sensível nessa frequência. O ALMA passou a fazer parte do GMVA (Global Millimeter VLBI Array), operado pelo Instituto Max Planck para Radioastronomia, em Abril de 2017.

A participação do ALMA é importante devido à sua sensibilidade e à sua localização no hemisfério sul. Além do ALMA, também pertencem à rede global outros doze radiotelescópios na América do Norte e na Europa. A resolução alcançada foi duas vezes maior do que em observações anteriores nesta frequência e produziu a primeira imagem de Sgr A* que é consideravelmente reduzida em termos de dispersão interestelar (um efeito provocado por irregularidades na densidade do material ionizado ao longo da linha de visão entre Sgr A* e a Terra).

Para remover a dispersão e obter a imagem, a equipa usou uma técnica desenvolvida por Michael Johnson do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica. “Embora a dispersão desfoque e distorça a imagem de Sgr A*, a incrível resolução destas observações permitiu-nos determinar as propriedades exactas da dispersão,” diz Johnson. “Pudemos então remover a maioria dos efeitos da dispersão e começar a ver o aspecto das ‘coisas’ perto do buraco negro. A grande novidade é que essas observações mostram que a dispersão não vai impedir com que o EHT (Event Horizon Telescope) observe uma sombra do buraco negro a 230 GHz, caso haja uma sombra para ver.”

Os estudos futuros, a diferentes comprimentos de onda, vão fornecer informações complementares e restrições adicionais para esta fonte, que detém a chave para uma melhor compreensão dos buracos negros, os objectos mais exóticos do Universo conhecido.

Astronomia On-line
25 de Janeiro de 2019

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1314: Pela primeira vez, a realidade virtual mostra o que está a acontecer no coração da Via Láctea

Pela primeira vez, uma equipa de cientistas holandeses criou um modelo virtual e em 3D do buraco negro super-massivo que mora no “coração” da Via Láctea. A experiência permite calcular com mais precisão a intensidade do seu brilho, bem como fomentar o interesse no campo da Astrofísica.

De acordo com um novo artigo, publicado nesta segunda-feira na Computational Astrophysics and Cosmology, esta é a primeira vez que o monstruoso buraco negro no centro da Via Láctea – o Sagittarius A* – é observado através da realidade virtual.

A equipa de cientistas partiu de modelos astrofísicos recentes do Sagittarius A* para criar uma série de imagens que foram posteriormente organizadas de forma a criar uma simulação virtual do buraco negro em 360 graus, tal como mostra o vídeo acima.

“O nosso simulador de realidade virtual está a criar o quadro mais realístico do ambiente que rodeia o buraco negro, ajudando-nos a compreender melhor o comportamento dos buracos negros em geral. É muito pouco provável que consigamos visitar os seus arredores num futuro próximo e, por isso, este tipo de modelos tornam-se num importante auxiliar nesta área de investigação”, disse Jordy Davelaar, autor e especialista da Universidade da Universidade Radboud em Nijmegen, nos Países Baixos.

Além de permitir estudar os estranhos buracos negros, dos quais sabemos ainda muito pouco, os astrofísicos notaram também que a simulação em três dimensões podem também motivar o público em geral, incluindo as crianças, para a Astrofísica.

“As visualizações que produzimos têm um grande potencial de divulgação. Utilizamos estas imagens para introduzir as crianças ao fenómeno dos buracos negros, e [as crianças] aprendem realmente alguma coisa a partir do modelo”, sustentou o cientista.

Por isso, sugere, as “imagens em 3D são uma óptima ferramenta para divulgar o nosso trabalho para um público mais amplo, mesmo quando estão envolvidos sistemas muito complicados como os buracos negros”.

No centro da Via Láctea, bem como supostamente em todas as outras galáxias do Universo, existe um buraco negro de enormes dimensões. No caso da nossa galáxia, o buraco negro é quatro milhões de vezes mais pesado do que o Sol e situa-se a 26 mil anos-luz da Terra.

O Sagittarius A* está rodeado por algumas dezenas de estrelas e várias nuvens de gás que periodicamente se aproximam do buraco negro, ficando a uma distância perigosa. No entanto, e comparativamente aos demais buracos negros que estão constantemente a absorver matéria, o nosso está numa espécie de “hibernação.

Por este mesmo motivo, o Sagittarius A* não emite feixes de matéria candente, ficando invisível para a maioria dos telescópios, à excepção dos de ondas de rádio e raio X – como é o caso do Event Horizon Telescope.

E foi graças a estes aparelhos que Davelaar e a sua equipa foram capazes de criar este modelo a três dimensões do Sagittarius A*, demonstrando as suas características e processos que ocorrem quer no seu interior, quer à sua volta.

“Todos nós já imaginámos na nossa cabeça como é que os buracos negros são, mas a Ciência progrediu e agora podemos fazer renderizações muito mais precisas – e este buracos negros parecem ser bastante diferentes do que estamos acostumado”, considerou Heino Falcke, professor e investigador envolvido na pesquisa.

“Estas novas visualizações estão apenas a começar, mais virão no futuro“, rematou.

ZAP // Sputnik News / Phys.org

Por ZAP
21 Novembro, 2018

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444: NOVO ESTUDO SUGERE QUE EXISTEM MILHARES DE BURACOS NEGROS PERTO DO BURACO NEGRO SUPER-MASSIVO SAGITÁRIO A*

Astrofísicos descobriram 12 binários constituídos por um buraco negro e uma estrela de baixa massa em órbita de Sgr A* no Centro Galáctico. A sua existência sugere que existem provavelmente cerca de 10.000 buracos negros a apenas 3 anos-luz do centro da Via Láctea.
Crédito: Universidade de Columbia

Uma equipa liderada por astrofísicos da Universidade de Columbia descobriu uma dúzia de buracos negros reunidos em torno de Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. A descoberta é a primeira a apoiar uma previsão com décadas, abrindo uma imensidão de oportunidades para melhor entender o Universo.

“Tudo o que gostaríamos de aprender sobre como os grandes buracos negros interagem com buracos negros pequenos, podemos aprender estudando esta distribuição,” afirma o astrofísico de Columbia Chuck Hailey, co-director do Laboratório de Astrofísica de Columbia e autor principal do estudo. “A Via Láctea é realmente a única galáxia que temos onde podemos estudar como os buracos negros super-massivos interagem com os pequenos porque simplesmente não podemos ver as suas interacções noutras galáxias. Em certo sentido, este é o único laboratório que temos para estudar este fenómeno.”

O estudo foi publicado na edição de 5 de Abril da revista Nature.

Por mais de duas décadas, os investigadores procuraram, sem sucesso, evidências que corroborassem uma teoria que afirma que existem milhares de buracos negros em redor de buracos negros super-massivos no centro de grandes galáxias.

“Só existem cerca de cinco dúzias de buracos negros em toda a Galáxia – com 100.000 anos-luz de diâmetro – e supõe-se que deviam existir 10.000 a 20.000 destes astros numa região com apenas seis anos-luz de diâmetro que ninguém tem conseguido encontrar,” afirma Hailey, acrescentando que foram feitas extensas buscas infrutíferas no que toca a buracos negros em redor de Sgr A*, o buraco negro super-massivo mais próximo da Terra e, portanto, o mais fácil de estudar. “Não têm havido muitas evidências credíveis.”

Ele explicou que Sgr A* é rodeado por um halo de gás e poeira que fornece o terreno ideal para o nascimento de estrelas massivas que vivem, morrem e podem transformar-se em buracos negros. Além disso, acredita-se que os buracos negros para lá deste halo caiam sob a influência de Sgr A* à medida que perdem energia, fazendo com que sejam puxados para a sua vizinhança, onde são mantidos em cativeiro pela sua força.

Apesar da maioria dos buracos negros presos permanecerem isolados, alguns capturam e ligam-se gravitacionalmente a uma estrela passageira, formando um binário estelar. Os investigadores pensam que existe uma grande concentração destes buracos negros isolados e acoplados no Centro Galáctico, formando um auge de densidade que fica mais populoso à medida que a distância a Sgr A* diminui.

No passado, as tentativas fracassadas de encontrar evidências de tal cúspide concentraram-se em procurar a explosão brilhante de raios-X que ocorre quando as companheiras estelares se fundem com os buracos negros.

“É uma maneira óbvia de querer procurar buracos negros,” explica Hailey, “mas o Centro Galáctico está tão longe da Terra que essas explosões só são fortes e brilhantes o suficiente para ver uma vez a cada 100-1000 anos.” Assim, para detectar buracos negros binários, Hailey e colegas perceberam que precisariam de procurar os raios-X mais fracos, porém mais constantes, emitidos após o acoplamento inicial, quando os binários ainda estão num estado inactivo.

“Seria muito fácil se os binários de buracos negros emitissem grandes explosões como as estrelas de neutrões binárias, mas não o fazem, de modo que tivemos que pensar noutra maneira de os procurar,” comenta Hailey. “Isolados, os buracos negros não acoplados são apenas negros – não fazem nada. De modo que procurar buracos negros isolados não é um método muito inteligente. Mas quando os buracos negros se juntam com uma estrela de baixa massa, o ‘casamento’ emite surtos de raios-X que são mais fracos, mas consistentes e detectáveis. Se encontrarmos buracos negros acoplados a estrelas de baixa massa e se soubermos qual a fracção de buracos negros que ‘acasala’ com estrelas de baixa massa, podemos inferir cientificamente a população de buracos negros isolados.”

Hailey e colegas voltaram-se para dados de arquivo do Observatório de raios-X Chandra a fim de testar a sua técnica. Procuraram assinaturas de raios-X de binários constituídos por um buraco negro e uma estrela de baixa massa no seu estado inactivo e foram capazes de encontrar 12 até 3 anos-luz de Sgr A*. Os cientistas analisaram então as propriedades e a distribuição espacial dos sistemas binários identificados e extrapolaram, a partir das suas observações, que devem existir 300-500 binários e cerca de 10.000 buracos negros isolados na área circundante de Sgr A*.

“Esta descoberta confirma uma teoria importante e as implicações são muitas,” realça Hailey. “Vai avançar significativamente a pesquisa de ondas gravitacionais porque o sabermos o número de buracos negros no centro de uma galáxia típica pode ajudar a prever melhor quantos eventos de ondas gravitacionais podem estar associados a eles. Toda a informação que os astrofísicos precisam está no centro da galáxia.”

Astronomia On-line
6 de Abril de 2018

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367: A estrela S0-2 está pronta para pôr a Teoria de Einstein à prova

Faltam poucos meses para os astrónomos apontarem os telescópios para o Sagitário A*, o buraco negro super-massivo do centro da Via Láctea. Isto porque a vida deste buraco negro será marcada pela passagem de uma estrela, que irá colocar à prova a Teoria da Relatividade de Einstein.

A estrela S0-2 faz parte de uma classe de estrelas conhecida como S-Stars que orbitam perto do buraco negro Sagitário A*, e tem uma massa estimada em cerca de 4,3 milhões de Sóis.

Mas este não é o único aspecto que a torna tão especial. A S0-2 é uma das duas estrelas que se aproximam do buraco negro na sua órbita elíptica, o que significa que é provável que comprove (ou não) os efeitos da atracção gravitacional do buraco negro, quando realiza uma volta completa a cada 16 anos.

Segundo a Teoria Geral da Relatividade, a luz será afectada por um forte campo gravitacional e será “esticada” (redshift). A órbita, por sua vez, também irá mudar – quanto maior o redshift (desvio para o vermelho, no espectro) maior a distância.

À medida que a S0-2 se move para sua aproximação mais próxima – a 17 horas-luz do centro da galáxia – investigadores da UCLA’s Galactic Center Group vão estando atentos para verificarem se essas mudanças realmente ocorrem – caso aconteçam, a Teoria da Relatividade será novamente comprovada.

Segundo o ScienceAlert, a medição do redshift poderá ser possível. No entanto, há uma potencial complicação: a S0-2 pode ser uma estrela binária, facto que iria complicar as medições.

De acordo com o estudo – no qual os cientistas realizaram a primeira análise espectroscópica na S0-2 como uma potencial estrela binária – é mais provável que a S0-2 seja uma única estrela, com cerca de 15 vezes a massa do Sol. Caso tenha uma companheira, é pequena demais para ter efeito na observação.

“Esta será a primeira medida deste tipo”, disse o co-autor Tuan Do, vice-director do Galactic Center Group. “A gravidade é das forças menos testadas da natureza. A teoria de Einstein passou todos os outros testes até agora. Caso haja desvios, irá levantar muitas questões sobre a natureza da gravidade”, explicou.

Além disso, todo o conjunto de S-stars é peculiar. Estas estrelas são jovens em termos estelares, o que significa que provavelmente foram formadas no ambiente hostil de Sagistarius A*. Assim, permanece o mistério de como é que estas estrelas se conseguiram formar, o que pode querer dizer que existe outro mecanismo de formação estelar que não conhecemos.

Desde 1992 que os investigadores observam a S0-2, o que significa que a sua órbita mais próxima já foi observada antes. Contudo, essa observação serviu para constituir evidências sobre a existência de Sagitarius A*. No entanto, os instrumentos utilizados não eram suficientemente sensíveis para observar um redhift gravitacional na luz da estrela.

Estamos à espera deste momento há 16 anos!“, disse Devin Chu, autor principal do artigo. “Estamos muito ansiosos para ver o compartimento de S0-2: será que vai seguir a teoria de Einstein ou a desafiar as leis da física actual?”, questionou.

O fenómeno irá acontecer em meados de 2018. Até lá, o artigo com os detalhes das análises da estrela S0-2 pode ser encontrado no The Astrophysical Journal.

ZAP // ScienceAlert

Por ZAP
13 Março, 2018

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