Uma nova imagem da colaboração EHT (Event Horizon Telescope) revelou campos magnéticos fortes e organizados a espiralar desde a borda do buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*). Com observações feitas pela primeira vez em luz polarizada, a nova imagem do monstro que se esconde no coração da Via Láctea revelou um campo magnético com uma estrutura muito semelhante à do buraco negro situado no centro da galáxia M87, sugerindo que os campos magnéticos intensos podem ser comuns a todos os buracos negros. Esta semelhança aponta também para a existência de um jato oculto em Sgr A*. Os resultados foram publicados na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.

Em 2022, os cientistas revelaram a primeira imagem de Sgr A* durante conferências de imprensa em todo o mundo, incluindo no ESO. Embora o buraco negro supermassivo da Via Láctea, que se encontra a cerca de 27.000 anos-luz de distância da Terra, seja pelo menos mil vezes mais pequeno e menos massivo do que o de M87, o primeiro buraco negro a ser fotografado, as observações revelaram que os dois têm um aspeto bastante semelhante, o que levou os cientistas a perguntarem-se se estes buracos negros partilhariam características comuns para além da sua aparência. Para o descobrir, a equipa decidiu estudar Sgr A* em luz polarizada. Estudos anteriores da luz em torno do buraco negro de M87 (M87*) revelaram que os campos magnéticos à sua volta permitiam que o buraco negro lançasse poderosos jatos de material para o seu meio circundante. Com base neste trabalho, as novas imagens revelaram agora que o mesmo pode ser verdade para Sgr A*.

"O que estamos a observar são campos magnéticos fortes, torcidos e organizados perto do buraco negro situado no centro da Via Láctea”, disse Sara Issaoun, bolseira Einstein do Programa de Bolsas Hubble da NASA a trabalhar no Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, EUA, e colíder do projeto. "Se juntarmos a isto o facto de Sgr A* ter uma estrutura de polarização muito semelhante à observada no muito maior e mais poderoso buraco negro M87*, parece-nos que campos magnéticos fortes e ordenados são fundamentais para a forma como os buracos negros interagem com o gás e a matéria que os rodeia.”

A colaboração EHT (Event Horizon Telescope), que nos mostrou a primeira imagem de um buraco negro divulgada em 2019, revelou uma nova vista do objeto massivo situado no centro da galáxia Messier 87 (M87): o buraco negro em luz polarizada. Esta é a primeira vez que os astrónomos conseguiram medir polarização, uma assinatura de campos magnéticos, tão perto da borda de um buraco negro. Esta imagem mostra o buraco negro de M87 em luz polarizada. As linhas marcam a orientação da polarização, a qual está relacionada com o campo magnético existente em torno da sombra do buraco negro. Crédito: Colaboração EHT

A luz é uma onda eletromagnética oscilante, ou em movimento, que nos permite ver objetos. Por vezes, a luz oscila numa orientação preferencial, a que chamamos "polarizada". Apesar de estarmos rodeados por luz polarizada, aos olhos humanos essa luz é indistinguível da luz dita "normal". No plasma que rodeia estes buracos negros, as partículas que giram em torno das linhas de campo magnético conferem-lhe um padrão de polarização perpendicular ao campo, o que permite aos astrónomos ver com muito detalhe o que se passa nas regiões dos buracos negros e mapear as suas linhas de campo magnético.

"Ao obtermos imagens em luz polarizada de gás quente incandescente perto de buracos negros, estamos a inferir diretamente a estrutura e intensidade dos campos magnéticos que acompanham o fluxo de gás e matéria que o buraco negro consome e ejeta", explica Angelo Ricarte, bolseiro da Iniciativa Buracos Negros de Harvard e colíder do projeto. "A luz polarizada ensina-nos mais sobre a astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem quando um buraco negro atrai matéria para si."

No entanto, obter imagens de buracos negros em luz polarizada não é tão fácil como usar um par de óculos de sol polarizados. Isto é particularmente verdadeiro no caso de Sgr A*, que apresenta variações tão rápidas que não consegue ficar parado para lhe tirarmos fotografias. Para captar imagens deste buraco negro supermassivo precisamos de ferramentas sofisticadas, melhores que as anteriormente utilizadas para capturar M87*, um alvo muito mais estável. O cientista do Projeto EHT, Geoffrey Bower, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, em Taipé, explica: "uma vez que Sgr A* se move bastante enquanto tentamos fotografá-lo, foi até difícil obter a sua imagem em luz não polarizada", acrescentando que a primeira imagem foi, na realidade, criada a partir de uma média de várias imagens. "Ficámos aliviados com o facto da imagem polarizada ser de todo possível. Alguns modelos mostravam ser demasiado confusos e turbulentos para se conseguir construir uma imagem polarizada, no entanto a Natureza não foi tão cruel para connosco como os modelos antecipavam."

Mariafelicia De Laurentis, cientista adjunta do Projeto EHT e professora na Universidade de Nápoles Federico II, Itália, disse: "Com uma amostra de dois buracos negros — com massas muito diferentes e galáxias hospedeiras muito diferentes também — é importante determinar em que é que eles concordam e discordam. Uma vez que ambos possuem fortes campos magnéticos, esta pode muito bem ser uma característica universal e talvez fundamental deste tipo de sistemas. Uma das semelhanças entre estes dois buracos negros pode ser um jato, mas embora tenhamos captado um muito óbvio em M87*, ainda não encontrámos nenhum em Sgr A*".

Comparação dos tamanhos dos dois buracos negros para os quais a Colaboração EHT (Event Horizon Telescope) obteve imagens: M87*, no coração da galáxia Messier 87, e Sagitário A* (Sgr A*), no centro da Via Láctea. A imagem mostra a escala de Sgr A* em comparação com M87* e com outros elementos do Sistema Solar, tais como as órbitas de Plutão e Mercúrio. Também podemos ver o diâmetro do Sol e a atual localizacão da sonda Voyager 1, a mais afastada da Terra. M87*, que se situa a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, é um dos maiores buracos negros conhecidos. Enquanto Sgr A*, a 27.000 anos-luz de distância de nós, tem uma massa de cerca de quatro milhões de vezes a massa solar, M87* tem 600 vezes mais massa que Sgr A*. Devido às suas distâncias relativas à Terra, ambos os buracos negros parecem ter o mesmo tamanho no céu. Crédito: Colaboração EHT (reconhecimento - Lia Medeiros, xkcd)

Para observar Sgr A*, a colaboração juntou oito telescópios de todo o mundo num único telescópio virtual da dimensão da Terra, o EHT. O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, e o APEX (Atacama Pathfinder Experiment), ambos no norte do Chile, fizeram parte da rede que efetuou as observações em 2017.

"Como o maior e mais poderoso dos telescópios do EHT, o ALMA desempenhou um papel fundamental na obtenção desta imagem", diz María Díaz Trigo, cientista do Programa ALMA europeu, do ESO. "O ALMA está agora a planear uma 'remodelação extrema', o Wideband Sensitivity Upgrade, que o tornará ainda mais sensível e o manterá como infraestrutura fundamental em futuras observações EHT de Sgr A* e de outros buracos negros."

O EHT realizou várias observações desde 2017 e estão programadas observações de Sgr A* novamente em abril de 2024. Todos os anos as imagens melhoram, já que o EHT vai incorporando novos telescópios, maior largura de banda e novas frequências de observação. As expansões planeadas para a próxima década permitirão a realização de filmes de alta fidelidade de Sgr A*, poderão revelar um jato oculto e permitirão aos astrónomos observar características de polarização semelhantes noutros buracos negros. Entretanto, a extensão do EHT ao espaço permitirá obter imagens de buracos negros mais nítidas do que nunca.

// ESO (comunicado de imprensa)
// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// NRAO (comunicado de imprensa)
// EHT (comunicado de imprensa)
// Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Radioastronomia (comunicado de imprensa)
// Universidade de Waterloo (comunicado de imprensa)
// UCL (comunicado de imprensa)
// UCLan (comunicado de imprensa)
// Universidade Radboud (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (The Astrophysical Journal Letters)

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27/09/2022 - Astrónomos detetam bolhas de gás quente em torno do buraco negro supermassivo da Via Láctea
17/05/2022 - Fazendo sentido do que não faz sentido: os buracos negros e a biblioteca de simulações
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M87*:
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ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array):
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