Astrônomos detectam fortes campos magnéticos ondulando na borda do buraco negro central da Via Láctea

Uma nova imagem da colaboração Event Horizon Telescope (EHT) envolvendo cientistas do Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian (CfA) detectaram campos magnéticos fortes e organizados saindo da borda do buraco negro supermassivo Sagitário A* (Sgr A*).

Esta nova imagem do monstro que se esconde no coração da Via Láctea, visto pela primeira vez em luz polarizada, revela uma estrutura de campo magnético surpreendentemente semelhante à do buraco negro no centro da galáxia M87, sugerindo a presença de um campo magnético forte. Os campos podem ser comuns a todos os buracos negros. Esta semelhança também sugere a presença de um jato oculto em Sgr A*.

Os resultados foram publicados em Cartas de diários astrofísicos.

Os cientistas revelaram a primeira imagem de Sgr A* – que fica a cerca de 27.000 anos-luz da Terra – em 2022, revelando que embora o buraco negro supermassivo da Via Láctea seja mil vezes menor e menos massivo que M87, ele parece notavelmente semelhante. .

Isso fez os cientistas se perguntarem se os dois compartilhavam características comuns fora de sua aparência. Para descobrir, a equipe decidiu estudar Sagitário 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 disparar poderosos jactos de material de volta para o ambiente circundante. Com base neste trabalho, novas imagens revelam que o mesmo pode ser verdade para Sagitário A*.

“O que estamos a ver agora é que existem campos magnéticos fortes, distorcidos e organizados perto do buraco negro no centro da Via Láctea,” disse Sarah Isson, bolseira de Einstein no Programa Hubble Fellowship da NASA. ) é astrofísico e colíder do projeto.

“Além de Sgr A* ter uma estrutura de polarização surpreendentemente semelhante à observada no buraco negro maior e mais poderoso M87*, aprendemos que campos magnéticos fortes e ordenados são essenciais para a forma como os buracos negros interagem com o gás e a matéria que os rodeia. ”

A luz é uma onda eletromagnética oscilante ou em movimento que nos permite ver objetos. Às vezes, a luz oscila em uma direção preferida, que chamamos de “polarizada”. Embora a luz polarizada nos rodeie, ela é indistinguível da luz “normal” ao olho humano.

No plasma que rodeia estes buracos negros, as partículas que orbitam em torno das linhas do campo magnético transmitem um padrão de polarização perpendicular ao campo. Isto permite aos astrónomos ver detalhes mais claros do que está a acontecer nas regiões do buraco negro e mapear as suas linhas de campo magnético.

“Ao obter imagens da luz polarizada de gás quente e brilhante perto de buracos negros, inferimos diretamente a estrutura e a força dos campos magnéticos que conectam o fluxo de gás e matéria que o buraco negro alimenta e expele”, disse a Harvard Black Hole Initiative. Amigo. Participante do projeto Angelo Ricarte. “A luz polarizada nos ensina muito sobre astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem quando um buraco negro se alimenta.”

Mas fotografar buracos negros em luz polarizada não é tão fácil quanto usar óculos de sol polarizados, e isso é especialmente verdadeiro para Sgr A*, que muda tão rapidamente que não fica parado ao tirar fotos. A obtenção de imagens do buraco negro supermassivo requer instrumentos sofisticados além daqueles usados ​​anteriormente para capturar M87*, um alvo muito mais estável.

“É emocionante termos conseguido criar uma imagem polarizada de Sagitário A*. A primeira imagem levou meses de intensa análise para compreender a sua natureza dinâmica e revelar a sua mesoestrutura,” disse Paul Tiede, pós-doutorando e astrofísico do SAO.

“Fazer uma imagem polarizada aumenta o desafio da dinâmica dos campos magnéticos em torno do buraco negro. Os nossos modelos previam frequentemente campos magnéticos altamente turbulentos, o que torna muito difícil criar uma imagem polarizada. Felizmente, o nosso buraco negro é muito mais silencioso, tornando-o muito mais silencioso. a primeira imagem possível.” “

Os cientistas estão entusiasmados por obter 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 se desenvolve, é provável que as imagens revelem mais segredos dos buracos negros e as suas semelhanças e diferenças.

“M87* e Sgr A* são diferentes em alguns aspectos importantes: M87* é muito maior e extrai matéria do seu ambiente a um ritmo muito mais rápido,” disse Michie Bobock, investigadora de pós-doutoramento na Universidade de Illinois Urbana-Champaign. “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.”

“Compreender melhor os campos magnéticos perto dos buracos negros ajuda-nos a responder a muitas questões em aberto, desde como os jactos se formam e são disparados até ao que alimenta as explosões brilhantes que vemos no infravermelho e nos raios X.”

O EHT fez várias observações desde 2017 e está programado para observar Sagitário 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 resolução de Sagitário A*, poderão revelar jatos ocultos e permitir 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 EHT de próxima geração (ngEHT) Um projeto transformador de atualização do EHT está em andamento, com o objetivo de colocar várias novas antenas parabólicas on-line, permitindo observações multicoloridas simultâneas e aumentando a sensibilidade geral do conjunto.

A expansão da matriz ngEHT permitirá filmes em tempo real de buracos negros supermassivos em escalas de horizonte de eventos. Esses filmes resolverão a estrutura detalhada e a dinâmica próxima ao horizonte de eventos, focando nas características gravitacionais do “campo forte” previstas pela relatividade geral, bem como na interação entre a acreção e a liberação de jatos relativísticos que esculpem estruturas de grande escala no universo. .

ao mesmo tempo, Explorador de buraco negro O conceito da missão BHEX estenderá o EHT ao espaço, produzindo as imagens mais nítidas da história da astronomia. O BHEX permitirá a detecção e geração de imagens de um “anel de fótons” – um anel nítido formado por poderosas emissões de lentes em torno de buracos negros.

As propriedades dos buracos negros estão impressas no tamanho e na forma do anel de fotões, revelando as massas e rotações de dezenas de buracos negros e, por sua vez, mostrando como estes objetos exóticos crescem e interagem com as suas galáxias hospedeiras.