Incluindo o poderoso ALMA em uma série de telescópios pela primeira vez, astrônomos descobriram que a emissão do buraco negro supermassivo de Sagitário A * no centro da galáxia vem de uma região menor do que se pensava anteriormente. Isso pode indicar que um rádio-jato de Sagitário A * está apontado quase diretamente para nós. O papel, liderado pelo Nijmegen Ph.D. estudante Sara Issaoun, é publicado em The Astrophysical Journal .

Uma nuvem nebulosa de gás quente impediu os astrônomos de fazer imagens nítidas do buraco negro supermassivo de Sagitário A *, lançando dúvidas sobre sua verdadeira natureza. Os astrônomos agora incorporaram o poderoso telescópio ALMA no norte do Chile em uma rede global de radiotelescópios para perscrutar através desta névoa, mas a fonte continua os surpreendendo - sua região de emissão é tão pequena que a fonte pode realmente apontar diretamente para a Terra.

Usando a técnica de observação de interferometria de linha de base muito longa (VLBI) a uma frequência de 86 GHz, que combina muitos telescópios para formar um telescópio virtual do tamanho da Terra, a equipe conseguiu mapear as propriedades exatas da dispersão de luz bloqueando nossa visão de Sagitário A *. A remoção da maioria dos efeitos de espalhamento produziu uma primeira imagem dos arredores do buraco negro.

A alta qualidade da imagem não espalhada permitiu à equipe restringir modelos teóricos para o gás em torno de Sagitário 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 em um disco de gás em queda, e não por um jato de rádio, "explica Issaoun, que testou vários modelos de computador com os dados. "Contudo, isso faria de Sagitário A * uma exceção em comparação com outros buracos negros emissores de rádio. A alternativa pode ser que o rádio-jato esteja quase apontando para nós. "

O supervisor de Issaoun, Heino Falcke, professor de radioastronomia na Radboud University, chama isso de muito incomum, mas ele também não o descarta mais. Ano passado, Falcke teria considerado este um modelo artificial, mas recentemente a equipe do GRAVITY chegou a uma conclusão semelhante usando o interferômetro de telescópios ópticos Very Large Telescope do ESO e uma técnica independente. "Talvez isso seja verdade afinal, "conclui Falcke, "e estamos olhando para esta besta de um ponto de vista muito especial."

Buracos negros supermassivos são comuns nos centros das galáxias e podem gerar os fenômenos mais energéticos do universo conhecido. Acredita-se que, em torno desses buracos negros, a matéria cai em um disco giratório e parte dessa matéria é expelida em direções opostas ao longo de dois feixes estreitos, chamados jatos, em velocidades próximas à da luz, que normalmente produz muitas emissões de rádio. Se a emissão de rádio que vemos do Sagitário A * vem do gás em queda ou do jato que flui, é uma questão de intenso debate.

Sagitário A * é o buraco negro supermassivo mais próximo e pesa cerca de 4 milhões de massas solares. Seu tamanho aparente no céu é inferior a 100 milionésimo de grau, que corresponde ao tamanho de uma bola de tênis na lua vista da Terra. A técnica de VLBI é necessária para medi-lo. A resolução alcançada com VLBI é ainda aumentada pela frequência de observação. A frequência mais alta até o momento para usar VLBI é 230 GHz. "As primeiras observações de Sagitário A * em 86 GHz datam de 26 anos atrás, com apenas um punhado de telescópios. Ao longo dos anos, a qualidade dos dados tem melhorado constantemente à medida que mais telescópios se juntam, "diz J. Anton Zensus, diretor do Instituto Max Planck de Radioastronomia.

A pesquisa de Issaoun e colegas internacionais descreve as primeiras observações a 86 GHz nas quais o ALMA também participou, de longe o telescópio mais sensível nesta frequência. O ALMA passou a fazer parte do Global Millimeter VLBI Array (GMVA) em abril de 2017. A participação do ALMA, tornado possível pelo esforço do Projeto de Fases do ALMA, tem sido decisivo para o sucesso deste projeto.

"Sagitário A * está localizado no céu do sul, portanto, a participação do ALMA é importante não só pela sua sensibilidade, mas também por causa de sua localização no hemisfério sul, "diz Ciriaco Goddi, do nó do Centro Regional Europeu ALMA na Holanda (ALLEGRO, Observatório de Leiden). Além do ALMA, doze telescópios na América do Norte e na Europa também participaram da rede. A resolução alcançada foi duas vezes maior do que nas observações anteriores nesta frequência, e produziu a primeira imagem de Sagitário A * que é completamente livre de dispersão interestelar, um efeito causado por irregularidades de densidade no material ionizado ao longo da linha de visão entre Sagitário A * e a Terra.

Para remover a dispersão e obter a imagem, a equipe usou uma técnica desenvolvida por Michael Johnson do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Embora a dispersão borre e distorce a imagem de Sagitário A *, a incrível resolução dessas observações nos permitiu determinar as propriedades exatas do espalhamento, "diz Johnson." Poderíamos então remover a maioria dos efeitos do espalhamento e começar a ver como as coisas se parecem perto do buraco negro. A boa notícia é que essas observações mostram que o espalhamento não impedirá que o Event Horizon Telescope veja uma sombra de buraco negro a 230 GHz, se houver um para ser visto. "

Estudos futuros em diferentes comprimentos de onda fornecerão informações complementares e outras restrições de observação para esta fonte, que contém a chave para uma melhor compreensão dos buracos negros, os objetos mais exóticos do universo conhecido.