Telescópios se uniram para novas observações do buraco negro M87

Em abril de 2019, os cientistas publicaram a primeira imagem de um buraco negro na galáxia M87 usando o Event Horizon Telescope (EHT). No entanto, essa conquista notável foi apenas o começo de uma história científica a ser contada.

Dados de 19 observatórios, publicados na véspera, prometem fornecer uma compreensão inédita desse buraco negro e do sistema em que ele se localiza, além de aprimorar os testes da Teoria Geral da Relatividade de Einstein.

“Sabíamos que a primeira imagem direta de um buraco negro seria revolucionária”, diz Kazuhiro Hada, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, coautor de um novo estudo publicado no Astrophysical Journal Letters que descreve um grande conjunto de dados.

"Mas, para tirar o máximo dessa imagem maravilhosa, precisamos saber tudo o que pudermos sobre o comportamento do buraco negro na época, observando todo o espectro eletromagnético."

A enorme atração gravitacional de um buraco negro supermassivo pode colocar em movimento jatos de partículas (jatos) que viajam quase à velocidade da luz por grandes distâncias. Os jatos M87 produzem luz que cobre todo o espectro eletromagnético, desde ondas de rádio até luz visível e raios gama. Esta imagem é diferente para cada buraco negro. Identificar esse padrão fornece uma visão crucial das propriedades de um buraco negro - por exemplo, sua rotação e liberação de energia - mas é um desafio porque o padrão muda com o tempo.

Os cientistas compensaram essa variabilidade coordenando observações com muitos dos telescópios mais poderosos do mundo na Terra e no espaço, coletando luz de todo o espectro. Essas observações em 2017 se tornaram a maior campanha de observação simultânea já conduzida em um buraco negro supermassivo.

Começando com a imagem icônica do EHT M87, o novo vídeo levará os espectadores em uma jornada pelos dados de cada telescópio. Cada quadro sequencial mostra dados sobre uma variedade de fatores, tanto o comprimento de onda da luz quanto o tamanho físico.

A sequência começa com a imagem de um buraco negro em abril de 2019. Em seguida, ele se move através de imagens de outros arranjos de radiotelescópios ao redor do globo (SMA), movendo-se para fora do campo de visão a cada passo. A visão então muda para telescópios que detectam luz visível, luz ultravioleta e raios-X (Chandra). A tela se divide para mostrar como essas imagens, que cobrem a mesma área do céu ao mesmo tempo, se comparam entre si. A seqüência termina mostrando quais telescópios de raios gama na Terra (VERITAS) e Fermi no espaço estão detectando neste buraco negro.

Cada telescópio fornece informações diferentes sobre o comportamento e a influência do buraco negro de massa solar de 6,5 bilhões no centro de M87, que fica a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra.

Os dados foram coletados por uma equipe de 760 cientistas e engenheiros de quase 200 instituições, cobrindo 32 países ou regiões, e usando observatórios financiados por agências e agências governamentais em todo o mundo. As observações concentraram-se do final de março a meados de abril de 2017.

Os primeiros resultados mostram que a intensidade da luz gerada pelo material ao redor do buraco negro supermassivo M87 foi a menor já observada. Isso criou condições ideais para observar a "sombra" do buraco negro e também tornou possível isolar a luz de regiões próximas ao horizonte de eventos daquelas que estão a dezenas de milhares de anos-luz do buraco negro.

A combinação de dados desses telescópios e observações atuais (e futuras) permitirá aos cientistas conduzir pesquisas importantes em algumas das áreas mais importantes e desafiadoras da astrofísica. Por exemplo, os cientistas planejam usar esses dados para melhorar os testes da Teoria Geral da Relatividade de Einstein.

Atualmente, a incerteza sobre o material orbitando o buraco negro e ejetado pelos jatos, em particular as propriedades que determinam a luz emitida, representa um sério obstáculo a esses testes de relatividade geral.

Jatos enormes disparados de buracos negros, como os mostrados nas imagens de hoje, são considerados a fonte mais provável dos raios cósmicos de maior energia, mas há muitas dúvidas sobre os detalhes, incluindo os lugares exatos onde as partículas estão acelerando.

Uma vez que os raios cósmicos produzem luz por meio de suas colisões, os raios gama de maior energia podem apontar este local, e novas pesquisas mostram que esses raios gama provavelmente não são produzidos perto do horizonte de eventos - pelo menos não em 2017. ... A chave para resolver esse debate será a comparação com as observações de 2018 e os novos dados coletados esta semana.