A Event Horizon Telescope Collaboration divulgou a primeira imagem de um buraco negro com observações do maciço, objeto escuro no centro de Messier 87, ou M87, Abril passado. Este buraco negro tem uma massa de cerca de 6,5 bilhões de vezes a do Sol e está localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro foi chamado de M87 * pelos astrônomos e recentemente recebeu o nome havaiano de "Powehi".

Por anos, astrônomos observaram a radiação de um jato de partículas de alta energia - alimentadas pelo buraco negro - saindo do centro do M87. Eles estudaram o jato no rádio, óptico, e luz de raios-X, incluindo com Chandra. E agora, usando as observações do Chandra, pesquisadores viram que seções do jato estão se movendo quase na velocidade da luz.

"Esta é a primeira vez que tais velocidades extremas por um jato de buraco negro foram registradas usando dados de raios-X, "disse Ralph Kraft do Center of Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA) em Cambridge, Massa., que apresentou o estudo na reunião da American Astronomical Society em Honolulu, Havaí. "Precisávamos da visão nítida de raios-X do Chandra para fazer essas medições."

Quando a matéria chega perto o suficiente de um buraco negro, ele entra em um padrão de turbilhão denominado disco de acreção. Algum material da parte interna do disco de acreção cai no buraco negro e parte dele é redirecionado para longe do buraco negro na forma de feixes estreitos, ou jatos, de material ao longo das linhas do campo magnético. Porque este processo de queda é irregular, os jatos são feitos de aglomerados ou nós que às vezes podem ser identificados com o Chandra e outros telescópios.

Os pesquisadores usaram observações do Chandra de 2012 e 2017 para rastrear o movimento de dois nós de raios-X localizados dentro do jato cerca de 900 e 2, 500 anos-luz de distância do buraco negro. Os dados de raios-X mostram movimento com velocidades aparentes de 6,3 vezes a velocidade da luz para o nó de raios-X mais próximo do buraco negro e 2,4 vezes a velocidade da luz para o outro.

"Uma das leis inquebráveis ​​da física é que nada pode se mover mais rápido do que a velocidade da luz, "disse o co-autor Brad Snios, também do CfA. "Não quebramos a física, mas encontramos um exemplo de um fenômeno surpreendente chamado movimento superluminal. "

O movimento superluminal ocorre quando os objetos estão viajando perto da velocidade da luz ao longo de uma direção próxima à nossa linha de visão. O jato viaja quase tão rapidamente em nossa direção quanto a luz que gera, dando a ilusão de que o movimento do jato é muito mais rápido do que a velocidade da luz. No caso do M87 *, o jato está apontando perto de nossa direção, resultando nessas velocidades aparentes exóticas.

Os astrônomos já viram esse movimento no jato do M87 * em comprimentos de onda de rádio e ópticos, mas não foram capazes de mostrar definitivamente que a matéria no jato está se movendo muito perto da velocidade da luz. Por exemplo, os recursos móveis podem ser uma onda ou um choque, semelhante a um estrondo sônico de um avião supersônico, em vez de traçar os movimentos da matéria.

Este último resultado mostra a capacidade dos raios X de agirem como uma arma de velocidade cósmica precisa. A equipe observou que o recurso se movendo com uma velocidade aparente de 6,3 vezes a velocidade da luz também desbotou em mais de 70% entre 2012 e 2017. Esse desbotamento foi provavelmente causado pela perda de energia das partículas devido à radiação produzida à medida que elas espiralam em torno de um campo magnético. Para que isso ocorra, a equipe deve estar vendo raios-X das mesmas partículas em ambos os momentos, e não uma onda em movimento.

"Nosso trabalho dá a evidência mais forte de que as partículas no jato do M87 * estão na verdade viajando perto do limite de velocidade cósmica", disse Snios.

Os dados do Chandra são um excelente complemento aos dados do EHT. O tamanho do anel ao redor do buraco negro visto com o Telescópio Event Horizon é cerca de cem milhões de vezes menor que o tamanho do jato visto com o Chandra.

Outra diferença é que o EHT observou M87 ao longo de seis dias em abril de 2017, dando um instantâneo recente do buraco negro. As observações do Chandra investigam o material ejetado dentro do jato que foi lançado do buraco negro centenas e milhares de anos antes.

"É como se o Event Horizon Telescope estivesse dando uma visão de perto de um lançador de foguetes, "disse Paul Nulsen do CfA, outro co-autor do estudo, "e Chandra está nos mostrando os foguetes em vôo."

Além de ser apresentado na reunião AAS, esses resultados também são descritos em um artigo na Astrophysical Journal liderado por Brad Snios que está disponível online.