Descoberta bolha de gás quente em torno do buraco negro central da Via Láctea

Com informações do ESO - 22/09/2022

Imagem do buraco negro Sagitário A*, juntamente com uma concepção artística que mostra onde os astrônomos preveem que esteja o ponto quente e a sua órbita em torno do buraco negro.
[Imagem: EHT/ESO/M. Kornmesser]

Bolha quente e veloz

Com o auxílio do radiotelescópio móvel ALMA, astrônomos descobriram sinais de um "ponto quente" em órbita do Sagitário A*, o buraco negro no centro da nossa galáxia.

"Achamos que estamos olhando para uma bolha quente de gás girando em torno de Sagitário A* em uma órbita semelhante em tamanho à do planeta Mercúrio, mas fazendo um ciclo completo em apenas cerca de 70 minutos. Isso requer uma velocidade de cerca de 30% da velocidade da luz!" disse Maciek Wielgus, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha.

As observações foram obtidas com o ALMA durante uma campanha da Colaboração EHT (Telescópio Horizonte de Eventos) destinada a obter imagens de buracos negros.

Em Abril de 2017, o EHT conectou oito radiotelescópios existentes em todo o mundo, incluindo o ALMA, para obter dados que resultaram na primeira imagem do Sagitário A*. Para calibrar os dados, Wielgus e seus colegas estavam usando dados do ALMA quando, para surpresa da equipe, havia mais pistas escondidas nas medições obtidas apenas com o ALMA sobre a natureza do buraco negro.

Pontos quentes

Por acaso, algumas das observações tinham sido realizadas pouco depois de uma explosão de energia de raios X emitida a partir do centro da nossa galáxia, que foi detectada pelo telescópio espacial Chandra. Acredita-se que esses tipos de explosões, observadas anteriormente por telescópios infravermelhos e de raios X, estejam associadas aos chamados "pontos quentes", bolhas de gás quente que se deslocam em altas velocidades em órbitas muito próximas do buraco negro.

As observações confirmam algumas das descobertas anteriores feitas com o auxílio do instrumento GRAVITY, montado no telescópio VLT, também no Chile, que observa no infravermelho. Tanto os dados do GRAVITY como os do ALMA sugerem que a explosão tem origem em um aglomerado de gás que orbita em torno do buraco negro a cerca de 30% da velocidade da luz no sentido horário no céu, com a órbita do ponto quente quase de frente para nós.

"O que é mesmo novo e interessante é o fato destas explosões estarem, até agora, apenas claramente presentes em observações infravermelhas e de raios X de Sagitário A*. Estamos, pela primeira vez, vendo fortes indicações de que pontos quentes orbitando o buraco negro também estão presentes em observações de rádio," disse Wielgus.

"Talvez estes pontos quentes detectados nos comprimentos de onda do infravermelho sejam uma manifestação do mesmo fenômeno físico: à medida que esfriam, os pontos quentes que emitem no infravermelho tornam-se visíveis em comprimentos de onda mais longos, como os observados pelo ALMA e pelo EHT," acrescentou Jesse Vos, da Universidade Radboud, na Holanda.

Durante muito tempo os astrônomos acreditaram que essas explosões teriam origem nas interações magnéticas do gás muito quente que orbita muito próximo de Sagitário A* e, de fato, estes novos resultados dão suporte a esta ideia. "Descobrimos agora fortes evidências para uma origem magnética destas explosões, e as nossas observações nos dão pistas sobre a geometria do processo. Os novos dados são extremamente úteis na construção de uma interpretação teórica destes eventos," disse Monika Mocibrodzka, também da Universidade Radboud.

Esta ilustração mostra o ALMA observando a Via Láctea e, consequentemente, o local de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo que se encontra no centro galáctico.
[Imagem: ESO/José Francisco Salgado/EHT]

O que se passa no buraco negro

O ALMA permite aos astrônomos estudar emissão de rádio polarizada de Sagitário A*, que pode ser usada para investigar o campo magnético do buraco negro.

A equipe utilizou estas observações, juntamente com modelos teóricos, para aprender mais sobre a formação do ponto quente e o ambiente em que se encontra, incluindo o campo magnético que rodeia Sagitário A*. Esta pesquisa coloca limites mais fortes na forma deste campo magnético do que os conseguidos em observações anteriores, ajudando os astrônomos a descobrir a natureza do nosso buraco negro e seus arredores.

"No futuro devemos ser capazes de seguir pontos quentes ao longo de várias frequências, usando observações coordenadas multi-comprimentos de onda, obtidas tanto com o GRAVITY como com o ALMA - o sucesso de tal esforço seria um verdadeiro marco na nossa compreensão da física das explosões no centro galáctico," disse Ivan Marti-Vidal, da Universidade de Valência, na Espanha.

A equipe espera também conseguir observar diretamente com o EHT os aglomerados de gás, para sondar cada vez mais perto do buraco negro e aprender mais sobre ele. "Talvez um dia estejamos confortáveis o suficiente para dizer que 'sabemos' o que se passa em Sagitário A*," concluiu Wielgus.

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