Nota de Imprensa

Astrónomos detectam bolha de gás quente em torno do buraco negro supermassivo da Via Láctea

22 de Setembro de 2022

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), 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 supermassivo.

“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 de Rádio Astronomia em Bona, na Alemanha, que liderou este estudo publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

As observações foram obtidas com o ALMA nos Andes chilenos — um rádio telescópio que pertence parcialmente ao Observatório Europeu do Sul (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 rádio telescópios 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 interações 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 Very Large Telescope (VLT) 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 direção 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 multi 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 diretamente 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.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico intitulado “Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations” publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493).

A equipa é composta por: M. Wielgus (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Alemanha [MPIfR]; Centro Astronómico Nicolau Copérnico, Academia de Ciências Polaca, Polónia; Black Hole Initiative at Harvard University, EUA [BHI]), M. Moscibrodzka (Departamento de Astrofísica, Universidade Radboud, Países Baixos [Radboud]), J. Vos (Radboud), Z. Gelles (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, EUA e BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, Espanha), J. Farah (Las Cumbres Observatory, EUA; University of California, Santa Barbara, EUA), N. Marchili (Centro Regional ALMA italiano, INAF-Istituto di Radioastronomia, Itália e MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Itália e Universidade de São Paulo, Brasil) e H. Messias (Joint ALMA Observatory, Chile).

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 dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido para mapear o céu no visível. 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.

Links

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2212, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.