Nota de Imprensa

Astrónomos descobrem intensos campos magnéticos em espiral nas bordas do buraco negro central da Via Láctea

27 de Março de 2024

Uma nova imagem da colaboração Event Horizon Telescope (EHT) revelou campos magnéticos fortes e organizados a espiralar desde a borda do buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*). Com observações feitas pela primeira vez em luz polarizada, a nova imagem do monstro que se esconde no coração da Via Láctea revelou um campo magnético com uma estrutura muito semelhante à do buraco negro situado no centro da galáxia M87, sugerindo que campos magnéticos intensos podem ser comuns a todos os buracos negros. Esta semelhança aponta também para a existência de um jato oculto em Sgr A*. Os resultados foram publicados hoje na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.

Em 2022, os cientistas revelaram a primeira imagem de Sgr A* durante conferências de imprensa em todo o mundo, incluindo no Observatório Europeu do Sul (ESO). Embora o buraco negro supermassivo da Via Láctea, que se encontra a cerca de 27 000 anos-luz de distância da Terra, seja pelo menos mil vezes mais pequeno e menos massivo do que o de M87, o primeiro buraco negro a ser fotografado, as observações revelaram que os dois têm um aspeto bastante semelhante, o que levou os cientistas a perguntarem-se se estes buracos negros partilhariam características comuns para além da sua aparência. Para o descobrir, a equipa decidiu estudar o Sgr A* em luz polarizada. Estudos anteriores da luz em torno do buraco negro de M87 (M87*) revelaram que os campos magnéticos à sua volta permitiam que o buraco negro lançasse poderosos jatos de material para o seu meio circundante. Com base neste trabalho, as novas imagens revelaram agora que o mesmo pode ser verdade para Sgr A*.

"O que estamos a observar são campos magnéticos fortes, torcidos e organizados perto do buraco negro situado no centro da Via Láctea”, disse Sara Issaoun, bolseira Einstein do Programa de Bolsas Hubble da NASA a trabalhar no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, EUA, e co-líder do projeto. "Se juntarmos a isto o facto de Sgr A* ter uma estrutura de polarização muito semelhante à observada no muito maior e mais poderoso buraco negro M87*, parece-nos que campos magnéticos fortes e ordenados são fundamentais para a forma como os buracos negros interagem com o gás e a matéria que os rodeia.”

A luz é uma onda electromagnética oscilante, ou em movimento, que nos permite ver objetos. Por vezes, a luz oscila numa orientação preferencial, a que chamamos “polarizada". Apesar de estarmos rodeados por luz polarizada, aos olhos humanos essa luz é indistinguível da luz dita "normal". No plasma que rodeia estes buracos negros, as partículas que giram em torno das linhas de campo magnético conferem-lhe um padrão de polarização perpendicular ao campo, o que permite aos astrónomos ver com muito detalhe o que se passa nas regiões dos buracos negros e mapear as suas linhas de campo magnético.

"Ao obtermos imagens em luz polarizada de gás quente incandescente perto de buracos negros, estamos a inferir diretamente a estrutura e intensidade dos campos magnéticos que acompanham o fluxo de gás e matéria que o buraco negro consome e ejeta”, explica Angelo Ricarte, bolseiro da Iniciativa Buracos Negros de Harvard e co-líder do projeto. "A luz polarizada ensina-nos mais sobre a astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem quando um buraco negro atrai matéria para si.”

No entanto, obter imagens de buracos negros em luz polarizada não é tão fácil como usar um par de óculos de sol polarizados. Isto é particularmente verdadeiro no caso de Sgr A*, que apresenta variações tão rápidas que não consegue ficar parado para lhe tirarmos fotografias. Para captar imagens deste buraco negro supermassivo precisamos de ferramentas sofisticadas, melhores que as anteriormente utilizadas para capturar M87*, um alvo muito mais estável. O Cientista do Projeto EHT, Geoffrey Bower, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, em Taipé, explica, “Uma vez que Sgr A* se move bastante enquanto tentamos fotografá-lo, foi até difícil obter a sua imagem em luz não polarizada", acrescentando que a primeira imagem foi, na realidade, criada a partir de uma média de várias imagens. "Ficámos aliviados com o facto da imagem polarizada ser de todo possível. Alguns modelos mostravam ser demasiado confusos e turbulentos para se conseguir construir uma imagem polarizada, no entanto a Natureza não foi tão cruel para connosco como os modelos antecipavam.”

Mariafelicia De Laurentis, Cientista adjunta do Projeto EHT e professora na Universidade de Nápoles Federico II, Itália, disse: "Com uma amostra de dois buracos negros — com massas muito diferentes e galáxias hospedeiras muito diferentes também — é importante determinar em que é que eles concordam e discordam. Uma vez que ambos possuem fortes campos magnéticos, esta pode muito bem ser uma característica universal e talvez fundamental deste tipo de sistemas. Uma das semelhanças entre estes dois buracos negros pode ser um jato, mas embora tenhamos captado um muito óbvio em M87*, ainda não encontrámos nenhum em Sgr A*”.

Para observar Sgr A*, a colaboração juntou oito telescópios de todo o mundo num único telescópio virtual da dimensão da Terra, o EHT. O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO é um parceiro, e o Atacama Pathfinder Experiment (APEX), ambos no norte do Chile, fizeram parte da rede que efetuou as observações em 2017.

"Como o maior e mais poderoso dos telescópios do EHT, o ALMA desempenhou um papel fundamental na obtenção desta imagem”, diz María Díaz Trigo, Cientista do Programa ALMA europeu, do ESO. "O ALMA está agora a planear uma 'remodelação extrema', o Wideband Sensitivity Upgrade, que o tornará ainda mais sensível e o manterá como infraestrutura fundamental em futuras observações EHT de Sgr A* e de outros buracos negros.”

O EHT realizou várias observações desde 2017 e estão programadas observações de Sgr A* novamente em Abril de 2024. Todos os anos as imagens melhoram, já que o EHT vai incorporando novos telescópios, maior largura de banda e novas frequências de observação. As expansões planeadas para a próxima década permitirão a realização de filmes de alta fidelidade de Sgr A*, poderão revelar um jato oculto e permitirão aos astrónomos observar características de polarização semelhantes noutros buracos negros. Entretanto, a extensão do EHT ao espaço permitirá obter imagens de buracos negros mais nítidas do que nunca.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi apresentado pela colaboração EHT em dois artigos científicos publicados hoje na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring" (doi:10.3847/2041-8213/ad2df0) and "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII.: Physical interpretation of the polarized ring" (doi:10.3847/2041-8213/ad2df1).

A colaboração EHT junta mais de 300 investigadores da África, América do Norte e do Sul, Ásia e Europa, com o objetivo de capturar as imagens mais detalhadas obtidas até à data de buracos negros ao criar um telescópio virtual do tamanho da Terra. Apoiado por investimento internacional considerável, o EHT liga telescópios já existentes por meio de técnicas inovadoras — criando assim um instrumento fundamentalmente novo com o maior poder angular resolvente alguma vez atingido.

Os telescópios individuais envolvidos no EHT em Abril de 2017, quando as observações foram realizadas, são: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), Telescópio de 30 metros do Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM), Telescópio James Clerk Maxwell (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT) e South Pole Telescope (SPT). Desde essa altura, o EHT acrescentou à sua rede o Greenland Telescope (GLT), o NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) do IRAM e o UArizona 12-meter Telescope em Kitt Peak.

O consórcio EHT é composto por 13 institutos principais: Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sínica, Universidade do Arizona, Universidade de Chicago, Observatório do Leste Asiático, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Instituto Max Planck de Rádio Astronomia, MIT Haystack Observatory, Observatório Astronómico Nacional do Japão, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Universidade de Radboud e Smithsonian Astrophysical Observatory.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e o Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia da Taiwan e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte; e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

Links

• Fotografias do ALMA
• Fotografias do APEX
• Página do ESO sobre a Via Láctea observada com o EHT (resultados anteriores relativos a Sgr A*)
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Contactos

Sara Issaoun
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Email: sara.issaoun@cfa.harvard.edu

Angelo Ricarte
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Email: angelo.ricarte@cfa.harvard.edu

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taiwan
Email: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Mariafelicia De Laurentis
EHT Deputy Project Scientist, University of Naples Federico II
Italy
Email: mariafelicia.delaurentis@unina.it

María Diaz Trigo
ALMA Programme Scientist, European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Email: mdiaztri@eso.org

Bárbara Ferreira
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2406, 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.