As mais recentes imagens do Event Horizon Telescope do buraco negro supermassivo do M87 dão uma dica de como seus jatos são disparados para longe no espaço

O campo magnético em torno do preto supermassivo do M87 ajusta a orientação das ondas de luz emitidas pelo disco de acreção quente e brilhante (laranja) ao redor do buraco negro. Sobreposta como linhas no disco, essa assinatura revela informações sobre o poderoso campo magnético em torno do buraco negro. Crédito: Colaboração EHT

A galáxia elíptica M87 fica a 55 milhões de anos-luz de distância, no coração do vizinho aglomerado de Virgem. Bem no fundo desta galáxia se esconde um buraco negro supermassivo que pesa 6,5 bilhões de vezes a massa do nosso sol. Esse buraco negro tornou-se instantaneamente famoso em 2019, quando a colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) divulgou seu retrato, a primeira imagem direta da sombra de um buraco negro.

Agora, a colaboração EHT divulgou visualizações atualizadas do M87 que oferecem uma visão sem precedentes do fluxo de luz de fora do seu buraco negro. Essas imagens revelam a estrutura complexa de um poderoso campo magnético que os astrônomos acreditam ser responsável por disparar um jato de 5.000 anos-luz de um buraco negro quase à velocidade da luz.

Vamos nos orientar

Quando as ondas de luz passam perto de um forte campo magnético, o puxão desse campo deixa uma marca inconfundível nelas. Como limalhas de ferro se alinhando para mostrar as linhas do campo magnético invisível de uma barra magnética, as ondas de luz “se alinham” ou se tornam polarizadas, na presença de campos magnéticos, que podem revelar pistas sobre a estrutura e a força do campo. E é isso que os pesquisadores de colaboração EHT têm visto.

“A polarização da luz carrega informações que nos permitem entender melhor a física por trás da imagem que vimos em abril de 2019”, explicou Iván Martí-Vidal, da Universidade de Valência, na Espanha, um dos coordenadores do Grupo de Trabalho de Polarimetria EHT, em um comunicado de imprensa. “Desvendar esta nova imagem de luz polarizada exigiu anos de trabalho devido às complexas técnicas envolvidas na obtenção e análise dos dados”, acrescentou.

Uma nova imagem mostra a polarização da luz proveniente do disco de acreção de material quente ao redor e fluindo para o buraco negro de M87. Pelo menos parte deste anel está significativamente polarizado. Esse fato, por sua vez, diz aos astrônomos que o disco contém gás altamente magnetizado. Eles estimam que a força do campo magnético do buraco negro está entre 1 e 30 Gauss, ou cerca de 2 a 50 vezes mais forte do que o campo magnético da própria Terra.

E perto do horizonte de eventos do buraco negro, ou ponto sem retorno, os pesquisadores descobriram que o campo magnético é tão forte que empurra algum material para longe, mesmo quando a maioria flui para dentro, desaparecendo para sempre dentro do buraco negro. Com base em modelos do disco de acreção usando essas novas informações, os pesquisadores calculam que o buraco negro de M87 está sugando material a uma taxa de 0,0003 a 0,002 massas solares a cada ano.

Configuração do jato

A capacidade do campo magnético do buraco negro de servir como um guardião, evitando que pelo menos algum material caia dentro dele, pode ser a chave para como o buraco negro do M87 expele longos jatos de material, que se estendem por milhares de anos-luz além da galáxia. Os astrônomos há muito acreditam que os campos magnéticos desempenham um papel crucial neste processo, mas agora eles estão tendo uma visão detalhada de como exatamente isso pode ocorrer. Essa visão de perto ajudará os pesquisadores a ajustar melhor seus modelos de como a matéria e os campos magnéticos se comportam extremamente perto de buracos negros.

Colaboradores do EHT também usaram dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile - parte da rede global virtualmente conectada de radiotelescópios que compõem o EHT para mapear a polarização da luz em uma seção do jato mais distante do buraco negro. Portanto, agora, os astrônomos não têm apenas uma visão extremamente próxima, mas também uma imagem ampliada de como os campos de materiais magnéticos no jato do M87 evoluem à medida que viajam de seu ponto de origem.

Uma vista do jato do centro de M87 em luz polarizada (topo), medindo uma distância de 1.300 anos-luz; uma visão ampliada do telescópio VLBA cobrindo 0,25 anos-luz (meio); o brilho polarizado ao redor do buraco negro, observado pelo Event Horizon Telescope (parte inferior), cobrindo 0,0063 anos-luz.  (Crédito da imagem: EHT Collaboration; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Goddi et al .; VLBA (NRAO), Kravchenko et al .; JC Algaba, I. Martí-Vidal)

"Estamos vendo agora a próxima peça crucial de evidência para entender como os campos magnéticos se comportam em torno dos buracos negros e como a atividade nesta região muito compacta do espaço pode conduzir jatos poderosos que se estendem muito além da galáxia", disse Monika Moscibrodzka, da Radboud University em Holanda, outro coordenador do Grupo de Trabalho de Polarimetria EHT.

Embora nenhuma observação EHT tenha sido feita em 2019 ou 2020, a colaboração mundial planeja retomar as observações este ano, com ainda mais instalações conectadas como parte de sua antena parabólica virtual. Portanto, fique atento, porque o EHT provavelmente ainda não nos surpreendeu.

As novas imagens acompanham dois artigos publicados em 24 de março no The Astrophysical Journal Letters. Um terceiro estudo relacionado foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters.

Mais informações: ESO

Fonte: Astronomy