A colaboração do Event Horizon Telescope (EHT), que produziu a primeira imagem de um buraco negro, revelou hoje uma nova visão do objeto massivo no centro da galáxia Messier 87 (M87):Como ele se parece em luz polarizada. Esta é a primeira vez que os astrônomos foram capazes de medir a polarização, uma assinatura de campos magnéticos, tão perto da borda de um buraco negro. As observações são fundamentais para explicar como a galáxia M87, localizado a 55 milhões de anos-luz de distância, é capaz de lançar jatos energéticos de seu núcleo.

"Estamos vendo agora a próxima prova crucial para entender como os campos magnéticos se comportam em torno dos buracos negros, e como a atividade nesta região muito compacta do espaço pode impulsionar jatos poderosos que se estendem muito além da galáxia, "diz Monika Moscibrodzka, Coordenador do Grupo de Trabalho de Polarimetria EHT e Professor Assistente da Radboud University na Holanda.

Em 10 de abril de 2019, cientistas divulgaram a primeira imagem de um buraco negro, revelando uma estrutura semelhante a um anel brilhante com uma região central escura - a sombra do buraco negro. Desde então, a colaboração EHT investigou mais profundamente os dados sobre o objeto supermassivo no coração da galáxia M87 coletados em 2017. Eles descobriram que uma fração significativa da luz ao redor do buraco negro M87 é polarizada.

"Este trabalho é um marco importante:a polarização da luz carrega informações que nos permitem entender melhor a física por trás da imagem que vimos em abril de 2019, o que não era possível antes, "explica Iván Martí-Vidal, também coordenador do Grupo de Trabalho de Polarimetria EHT e distinto pesquisador GenT na Universidade de Valência, Espanha. Ele diz, "Revelar esta nova imagem de luz polarizada exigiu anos de trabalho devido às técnicas complexas envolvidas na obtenção e análise dos dados."

A luz se torna polarizada quando passa por certos filtros, como as lentes de óculos de sol polarizados, ou quando é emitido em regiões quentes do espaço onde os campos magnéticos estão presentes. Da mesma forma que os óculos de sol polarizados melhoram a visão, reduzindo os reflexos e o brilho de superfícies brilhantes, os astrônomos podem aprimorar sua visão da região ao redor do buraco negro observando como a luz proveniente dele é polarizada. Especificamente, a polarização permite aos astrônomos mapear as linhas do campo magnético presentes na borda interna do buraco negro.

"As imagens polarizadas recém-publicadas são fundamentais para entender como o campo magnético permite que o buraco negro 'coma' matéria e lance jatos poderosos, "diz Andrew Chael, membro da colaboração EHT, um NASA Hubble Fellow no Princeton Center for Theoretical Science e Princeton Gravity Initiative nos Estados Unidos.

Os jatos brilhantes de energia e matéria que emergem do núcleo do M87 e se estendem por pelo menos 5, 000 anos-luz de seu centro é uma das características mais misteriosas e energéticas da galáxia. A maior parte da matéria perto da borda de um buraco negro cai. No entanto, algumas das partículas circundantes escapam momentos antes da captura e são lançadas no espaço na forma de jatos.

Os astrônomos têm contado com modelos de comportamento da matéria perto do buraco negro para entender melhor esse processo. Mas eles ainda não sabem exatamente como jatos maiores do que a própria galáxia são lançados de sua região central, que é comparável em tamanho ao sistema solar, nem como, exatamente, a matéria cai no buraco negro. Com a nova imagem EHT do buraco negro e sua sombra na luz polarizada, os astrônomos conseguiram pela primeira vez olhar para a região fora do buraco negro onde esta interação entre a matéria fluindo e sendo ejetada está acontecendo.

As observações fornecem novas informações sobre a estrutura dos campos magnéticos fora do buraco negro. A equipe descobriu que apenas modelos teóricos com gás fortemente magnetizado podem explicar o que estão vendo no horizonte de eventos.

"As observações sugerem que os campos magnéticos na borda do buraco negro são fortes o suficiente para empurrar o gás quente e ajudá-lo a resistir à atração da gravidade. Somente o gás que desliza pelo campo pode espiralar para dentro do horizonte de eventos, "explica Jason Dexter, professor assistente da University of Colorado Boulder, NÓS, e coordenador do Grupo de Trabalho de Teoria de EHT.

Para observar o coração da galáxia M87, a colaboração conectou oito telescópios ao redor do mundo, incluindo o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, no norte do Chile, e o Atacama Pathfinder Experiment, em que o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro - para criar um telescópio virtual do tamanho da Terra, o EHT. A impressionante resolução obtida com o EHT é equivalente à necessária para medir o comprimento de um cartão de crédito na superfície da lua.

"Com ALMA e APEX, que, por meio de sua localização ao sul, aumentam a qualidade da imagem, adicionando distribuição geográfica à rede EHT, Cientistas europeus foram capazes de desempenhar um papel central na pesquisa, "diz Ciska Kemper, Cientista do Programa Europeu ALMA no ESO. "Com suas 66 antenas, ALMA domina a coleção geral de sinais em luz polarizada, enquanto o APEX foi fundamental para a calibração da imagem. "

"Os dados do ALMA também foram cruciais para calibrar, imagem e interpretar as observações EHT, fornecer restrições rígidas sobre os modelos teóricos que explicam como a matéria se comporta perto do horizonte de eventos do buraco negro, "acrescenta Ciriaco Goddi, um cientista da Universidade Radboud e do Observatório de Leiden, Os Países Baixos, que liderou um estudo de acompanhamento que se baseou apenas nas observações do ALMA.

A configuração do EHT permitiu que a equipe observasse diretamente a sombra do buraco negro e o anel de luz ao seu redor. A nova imagem de luz polarizada mostra claramente que o anel está magnetizado. Os resultados são publicados hoje em dois artigos separados em Cartas de jornal astrofísico pela colaboração EHT. A pesquisa envolveu mais de 300 pesquisadores de várias organizações e universidades em todo o mundo.

"O EHT está fazendo avanços rápidos, com atualizações tecnológicas sendo feitas para a rede e novos observatórios sendo adicionados. Esperamos que futuras observações de EHT revelem com mais precisão a estrutura do campo magnético em torno do buraco negro e nos digam mais sobre a física do gás quente nesta região, "conclui Jongho Park, membro da colaboração EHT, um membro da East Asian Core Observatories Association no Instituto Sinica de Astronomia e Astrofísica da Academia em Taipei.

Esta pesquisa foi apresentada em dois artigos pela colaboração EHT publicados hoje no The Cartas de jornal astrofísico :"Resultados do primeiro telescópio de horizonte de eventos M87 VII:Polarização do anel" (DOI:10.3847 / 2041-8213 / abe71d) e "Resultados do primeiro telescópio de horizonte de eventos M87 VIII:Estrutura do campo magnético próximo ao horizonte de eventos" (DOI:10.3847 / 2041 -8213 / abe4de). A pesquisa complementar é apresentada no artigo "Propriedades polarimétricas dos alvos do Event Horizon Telescope do ALMA" (DOI:10.3847 / 2041-8213 / abee6a) por Goddi, Martí-Vidal, Messias, e a colaboração EHT, que foi aceito para publicação no Cartas de jornal astrofísico .