Astrônomos revelam fortes campos magnéticos espiralando na borda do buraco negro central da Via Láctea
A colaboração Event Horizon Telescope (EHT), que produziu a primeira imagem do nosso buraco negro, a Via Láctea, lançada em 2022, capturou uma nova visão do objeto massivo no centro da nossa Galáxia:como ele se parece na luz polarizada . Esta é a primeira vez que os astrónomos conseguem medir a polarização, uma assinatura de campos magnéticos, tão perto da borda de Sagitário A*. Esta imagem mostra a visão polarizada do buraco negro da Via Láctea. As linhas marcam a orientação da polarização, que está relacionada com o campo magnético em torno da sombra do buraco negro. Crédito:Colaboração EHT Uma nova imagem da colaboração Event Horizon Telescope (EHT) – que inclui cientistas do Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA) — descobriu campos magnéticos fortes e organizados em espiral a partir da borda do buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*).
Vista em luz polarizada pela primeira vez, esta nova imagem do monstro que se esconde no coração da Via Láctea revelou uma estrutura de campo magnético surpreendentemente semelhante à do buraco negro no centro da galáxia M87, sugerindo que fortes forças magnéticas campos podem ser comuns a todos os buracos negros. Esta semelhança também sugere um jato oculto em Sgr A*.
Os resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters .
Os cientistas revelaram a primeira imagem de Sgr A* – que está a aproximadamente 27.000 anos-luz de distância da Terra – em 2022, revelando que, embora o buraco negro supermassivo da Via Láctea seja mais de mil vezes menor e menos massivo que o de M87, ele parece notavelmente semelhante. .
Esta imagem de campo amplo na luz visível mostra as ricas nuvens estelares na constelação de Sagitário (o Arqueiro) na direção do centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Toda a imagem está repleta de um grande número de estrelas — mas muitas mais permanecem escondidas atrás de nuvens de poeira e só são reveladas em imagens infravermelhas. Esta vista foi criada a partir de fotografias em luz vermelha e azul e faz parte do Digitized Sky Survey 2. O campo de visão é de aproximadamente 3,5 graus x 3,6 graus. Crédito:ESO e Digitized Sky Survey 2. Agradecimentos:Davide De Martin e S. Guisard
Isso fez os cientistas se perguntarem se os dois compartilhavam características comuns fora da aparência. Para descobrir, a equipe decidiu estudar o Sgr A* em luz polarizada. Estudos anteriores da luz em torno de M87* revelaram que os campos magnéticos em torno do buraco negro gigante permitiram-lhe lançar poderosos jactos de material de volta para o ambiente circundante. Com base neste trabalho, as novas imagens revelaram que o mesmo pode ser verdade para Sgr A*.
"O que estamos vendo agora é que existem campos magnéticos fortes, distorcidos e organizados perto do buraco negro no centro da Via Láctea", disse Sara Issaoun, CfA NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow, Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). ) astrofísico e co-líder do projeto.
“Juntamente com o Sgr A* tendo uma estrutura de polarização surpreendentemente semelhante à observada no buraco negro M87*, muito maior e mais poderoso, aprendemos que campos magnéticos fortes e ordenados são críticos para a forma como os buracos negros interagem com o gás e a matéria ao seu redor. eles."
À esquerda, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagitário A*, é visto em luz polarizada, as linhas visíveis indicando a orientação da polarização, que está relacionada com o campo magnético em torno da sombra do buraco negro . No centro, a emissão polarizada do centro da Via Láctea, capturada pelo SOFIA. Atrás, à direita, a Colaboração Planck mapeou a emissão polarizada da poeira na Via Láctea. Crédito:S. Issaoun, Colaboração EHT
A luz é uma onda eletromagnética oscilante ou em movimento que nos permite ver objetos. Às vezes, a luz oscila em uma orientação preferida e chamamos isso de “polarizada”. Embora a luz polarizada nos rodeie, aos olhos humanos ela é indistinguível da luz “normal”.
No plasma em torno destes buracos negros, as partículas que giram em torno das linhas do campo magnético transmitem um padrão de polarização perpendicular ao campo. Isto permite aos astrónomos ver com detalhes cada vez mais nítidos o que está a acontecer nas regiões dos buracos negros e mapear as suas linhas de campo magnético.
"Ao obter imagens da luz polarizada do gás quente e brilhante perto dos buracos negros, estamos inferindo diretamente a estrutura e a força dos campos magnéticos que atravessam o fluxo de gás e matéria dos quais o buraco negro se alimenta e ejeta", disse Harvard Black Hole Initiative Fellow e co-líder do projeto, Angelo Ricarte. "A luz polarizada nos ensina muito mais sobre a astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem à medida que um buraco negro se alimenta."
Mas obter imagens de buracos negros em luz polarizada não é tão fácil como colocar um par de óculos de sol polarizados, e isto é particularmente verdadeiro no caso de Sgr A*, que está a mudar tão rapidamente que não fica parado para tirar fotografias. A obtenção de imagens do buraco negro supermassivo requer ferramentas sofisticadas, acima e além daquelas usadas anteriormente para capturar M87*, um alvo muito mais estável.
Paul Tiede, pós-doutorado do CfA e astrofísico do SAO, disse:"É emocionante termos conseguido fazer uma imagem polarizada de Sgr A *. A primeira imagem levou meses de análise extensiva para compreender sua natureza dinâmica e revelar sua estrutura média."
"Fazer uma imagem polarizada aumenta o desafio da dinâmica dos campos magnéticos em torno do buraco negro. Nossos modelos frequentemente previam campos magnéticos altamente turbulentos, tornando extremamente difícil construir uma imagem polarizada. Felizmente, nosso buraco negro é muito mais calmo, tornando a primeira imagem possível."
Os cientistas estão entusiasmados por ter imagens de ambos os buracos negros supermassivos em luz polarizada porque estas imagens e os dados que as acompanham fornecem novas formas de comparar e contrastar buracos negros de diferentes tamanhos e massas. À medida que a tecnologia melhora, é provável que as imagens revelem ainda mais segredos dos buracos negros e das suas semelhanças ou diferenças.
Vista aqui em luz polarizada, esta imagem lado a lado dos buracos negros supermassivos M87* e Sagitário A* indica aos cientistas que estas feras têm estruturas de campo magnético semelhantes. Isto é significativo porque sugere que os processos físicos que governam a forma como um buraco negro se alimenta e lança um jato podem ser características universais entre os buracos negros supermassivos. Crédito:Colaboração EHT
Michi Bauböck, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, disse:"M87* e Sgr A* são diferentes em alguns aspectos importantes:M87* é muito maior e está puxando matéria de seu entorno em um ritmo muito mais rápido. . Portanto, poderíamos esperar que os campos magnéticos também parecessem muito diferentes, mas, neste caso, revelaram-se bastante semelhantes, o que pode significar que esta estrutura é comum a todos os buracos negros."
"Uma melhor compreensão dos campos magnéticos perto dos buracos negros ajuda-nos a responder a várias questões em aberto - desde como os jatos são formados e lançados até que potências as explosões brilhantes que vemos no infravermelho e nos raios X."
O EHT conduziu várias observações desde 2017 e está programado para observar Sgr A* novamente em abril de 2024. A cada ano, as imagens melhoram à medida que o EHT incorpora novos telescópios, maior largura de banda e novas frequências de observação. As expansões planeadas para a próxima década permitirão filmes de alta fidelidade de Sgr A*, poderão revelar um jacto oculto e permitirão aos astrónomos observar características de polarização semelhantes noutros buracos negros. Enquanto isso, estender o EHT ao espaço fornecerá imagens de buracos negros mais nítidas do que nunca.
O CfA está a liderar várias iniciativas importantes para melhorar drasticamente o EHT durante a próxima década. O projeto EHT de próxima geração (ngEHT) está realizando uma atualização transformadora do EHT, com o objetivo de colocar várias novas antenas parabólicas on-line, permitir observações multicoloridas simultâneas e aumentar a sensibilidade geral do conjunto.
A expansão do ngEHT permitirá que o conjunto faça filmes em tempo real de buracos negros supermassivos em escalas de horizonte de eventos. Esses filmes resolverão estruturas e dinâmicas detalhadas perto do horizonte de eventos, trazendo em foco características gravitacionais de "campo forte" previstas pela Relatividade Geral, bem como a interação de acréscimo e lançamento de jato relativístico que esculpe estruturas de grande escala no universo.
Enquanto isso, o conceito da missão Black Hole Explorer (BHEX) estenderá o EHT ao espaço, produzindo as imagens mais nítidas da história da astronomia. O BHEX permitirá a detecção e geração de imagens do “anel de fótons” – um anel nítido formado por emissão fortemente lenteada em torno de buracos negros.
As propriedades de um buraco negro estão impressas no tamanho e na forma do anel de fotões, revelando massas e rotações de dezenas de buracos negros, mostrando por sua vez como estes objetos estranhos crescem e interagem com as suas galáxias hospedeiras.
