LEVANTANDO O VÉU DO BURACO NEGRO NO CORAÇÃO DA NOSSA GALÁXIA 25 de janeiro de 2019
Esquerda, topo: simulação de Sgr A* a 86 GHz. Direita, topo: simuação, com efeitos adicionados de dispersão. Direita, baixo: imagem dispersada das observações, é assim que vemos Sgr A* no céu. Esquerda, baixo: a imagem não dispersada, depois de removidos os efeitos de dispersão, ao longo da nossa linha de visão, o aspeto "real" de Sgr A*.
Crédito: S. Issaoun, M. Mościbrodzka, Universidade Radboud/M. D. Johnson, CfA
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Juntando pela primeira vez o poderoso ALMA a uma série de telescópios, os astrónomos descobriram que a emissão do buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*), no centro da nossa Galáxia, vem de uma região mais pequena do que se pensava anteriormente. Isto pode indicar que um jato de rádio oriundo de Sgr A* está apontado quase diretamente para a Terra.
Até agora, uma nuvem de gás quente tem impedido os astrónomos de obter imagens detalhadas do buraco negro supermassivo Sgr A* e instigado dúvidas na sua verdadeira natureza. Incluíram agora, e pela primeira vez, o poderoso telescópio ALMA no norte do Chile numa rede global de radiotelescópios para penetrar através desta neblina, mas a fonte continua a surpreender: a sua região de emissão é tão pequena que a fonte pode estar apontada diretamente na direção da Terra.
Observando a uma frequência de 86 GHz com a técnica de interferometria de linha de base muito longa (VLBI, inglês para "Very Long Baseline Interferometry"), que combina muitos telescópios para formar um telescópio virtual com o tamanho da Terra, a equipa conseguiu mapear as propriedades exatas da dispersão de luz que bloqueia a nossa visão de Sgr A*. A remoção da maioria dos efeitos de dispersão produziu uma primeira imagem da vizinhança do buraco negro.
A alta qualidade da imagem permitiu que a equipa restringisse modelos teóricos para o gás em torno de Sgr 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 num disco de gás em queda em vez de um jato de rádio," explica Sara Issaoun, estudante da Universidade Radboud em Nijmegen, Países Baixos, que liderou o trabalho e testou vários modelos de computador contra os dados. "No entanto, isso tornaria Sgr A* uma exceção em comparação com outros buracos negros emissores de rádio. A alternativa pode ser que o jato de rádio está apontado quase na nossa direção".
O astrónomo alemão Heino Falcke, professor de Radioastronomia da mesma Universidade e orientador de doutoramento de Issaoun, acha esta ideia muito invulgar, mas também não a descarta. No ano passado, Falcke teria considerado este modelo um tanto ou quanto "fabricado", mas recentemente a equipa GRAVITY chegou a uma conclusão semelhante usando o interferómetro do VLT do ESO e uma técnica independente. "Talvez seja realmente verdade," conclui Falcke, "e estamos a olhar para este monstro a partir de um ponto de vista muito especial."
Os buracos negros supermassivos são comuns nos centros das galáxias e podem gerar os fenómenos mais energéticos do Universo conhecido. Pensa-se que, em redor destes buracos negros, a matéria cai num disco giratório e parte dessa matéria é expelida em direções opostas ao longo de dois feixes estreitos, chamados jatos, a velocidades próximas da da luz, o que normalmente produz muito rádio. "Saber se a emissão de rádio oriunda de Sgr A* tem origem numa estrutura assimétrica subjacente, ou se é intrinsecamente assimétrica, é uma questão de intensa discussão," explica Thomas Krichbaum, membro da equipa.
Sgr A* é o buraco negro supermassivo mais próximo e tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. O seu tamanho aparente no céu corresponde a menos de 100 milionésimos de grau, o que equivale ao tamanho de uma bola de ténis à distância da Lua. Para medir isto, é necessária a técnica de VLBI. A resolução alcançada com a VLBI é ainda aumentada pela frequência de observação. A frequência mais alta, até à data, para a técnica VLBI, é de 230 GHz. "As primeiras observações de Sgr A*, a 86 GHz, datam de há 26 anos atrás, lideradas por Thomas Kirchbaum no nosso Instituto, apenas com um punhado de telescópios. Ao longo dos anos, a qualidade dos dados e das capacidades de imagem melhorou constantemente à medida que se juntavam mais telescópios," diz J. Anton Zensus, diretor do Instituto Max Planck para Radioastronomia e líder da sua divisão de Radioastronomia/VLBI.
As descobertas de Issaoun e da sua equipa internacional descrevem as primeiras observações a 86 GHz nas quais o ALMA também participou, de longe o telescópio mais sensível nessa frequência. O ALMA passou a fazer parte do GMVA (Global Millimeter VLBI Array), operado pelo Instituto Max Planck para Radioastronomia, em abril de 2017.
A participação do ALMA é importante devido à sua sensibilidade e à sua localização no hemisfério sul. Além do ALMA, também pertencem à rede global outros doze radiotelescópios na América do Norte e na Europa. A resolução alcançada foi duas vezes maior do que em observações anteriores nesta frequência e produziu a primeira imagem de Sgr A* que é consideravelmente reduzida em termos de dispersão interestelar (um efeito provocado por irregularidades na densidade do material ionizado ao longo da linha de visão entre Sgr A* e a Terra).
Para remover a dispersão e obter a imagem, a equipa usou uma técnica desenvolvida por Michael Johnson do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica. "Embora a dispersão desfoque e distorça a imagem de Sgr A*, a incrível resolução destas observações permitiu-nos determinar as propriedades exatas da dispersão," diz Johnson. "Pudemos então remover a maioria dos efeitos da dispersão e começar a ver o aspeto das 'coisas' perto do buraco negro. A grande novidade é que essas observações mostram que a dispersão não vai impedir com que o EHT (Event Horizon Telescope) observe uma sombra do buraco negro a 230 GHz, caso haja uma sombra para ver."
Os estudos futuros, a diferentes comprimentos de onda, vão fornecer informações complementares e restrições adicionais para esta fonte, que detém a chave para uma melhor compreensão dos buracos negros, os objetos mais exóticos do Universo conhecido.
A rede GMVA (Global Milimeter VLBI Array), da qual o ALMA já faz parte.
Crédito: S. Issaoun, Universidade Radboud/D. Pesce, CfA
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