O brilho do anel do buraco negro

 Astrônomos do Event Horizon Telescope concluem a partir de dados de arquivo como os arredores do monstro de massa na galáxia M 87 mudaram

Modelagem geométrica e do conjunto EHT de telescópios em 2009-2017. O diâmetro de todos os anéis é semelhante, mas a localização do lado brilhante varia. A variação da espessura do anel provavelmente não é real e resulta do número limitado de observatórios participantes em experimentos anteriores.

© M. Wielgus, D. Pesce & EHT Collaboration

A imagem desse monstro em massa publicada no ano passado e obtida com o Event Horizon Telescope (EHT) deu a volta ao mundo. Agora, a equipe EHT analisou os dados do arquivo de 2009 a 2013, alguns dos quais ainda não publicados. Os pesquisadores descobriram que a sombra em forma de anel ao redor do buraco negro está sempre presente, mas muda sua orientação e distribuição de brilho (o anel parece estar brilhando). A participação do telescópio europeu APEX no Chile e do telescópio IRAM de 30 metros co-financiado pela Max Planck Society no Pico Veleta na Sierra Nevada espanhola teve um papel importante nesta descoberta.

Animação que representa um ano de evolução de M87* de acordo com simulações numéricas. É mostrada a posição angular medida do lado brilhante do crescente, juntamente um anel com 42 microssegundos de arco. Para parte da animação, é vista a imagem obtida pelo EHT.

Crédito: G. Wong, B. Prather, Ch. Gammie, M. Wielgus & Colaboração EHT

As observações de 2009-2013 consistem em muito menos dados do que as realizadas em 2017, tornando difícil imaginar M 87 sem premissas. Para os dados de arquivo disponíveis, a equipe EHT usou modelagem estatística baseada em suposições geométricas para observar as mudanças na aparência do buraco negro em M 87 ao longo do tempo.

Expandindo a análise para as observações de 2009-2017, os cientistas mostraram que o M 87 atende às expectativas teóricas. O diâmetro da sombra do buraco negro permaneceu consistente com a previsão da teoria da relatividade geral de Einstein para um buraco negro de 6,5 bilhões de massas solares. A morfologia de um anel assimétrico persiste em escalas de tempo de vários anos, de uma maneira consistente que fornece confiança adicional sobre a natureza de M 87 e a origem de sua sombra.

Telescopes participating in the EHT observations of M87*. Credit: M. Wielgus, D. Pesce & the EHT Collaboration

Mas embora o diâmetro do anel permanecesse constante ao longo do tempo, a equipe EHT descobriu que os dados escondiam uma surpresa. Thomas Krichbaum, astrônomo do Instituto Max Planck de Radioastronomia e um dos principais autores da publicação, afirma: “A análise dos dados sugere que a orientação e a estrutura fina do anel variam com o tempo. Isso dá uma primeira impressão sobre a estrutura dinâmica do fluxo de acreção, que circunda o horizonte de eventos ”. Ele acrescenta: “Estudar esta região será crucial para um melhor entendimento de como os buracos negros agregam matéria e lançam jatos relativísticos”.

O gás que cai em um buraco negro aquece até bilhões de graus, se ioniza e se torna turbulento na presença de campos magnéticos. Como o fluxo da matéria é turbulento, o brilho do anel parece brilhar com o tempo, o que desafia alguns modelos teóricos de acreção.

“O monitoramento da estrutura variável de tempo do M87 com o EHT é um desafio que nos manterá ocupados nos próximos anos”, afirma Anton Zensus, Diretor do Instituto Max Planck de Radioastronomia e Presidente Fundador do EHT Collaboration Board. „Estamos trabalhando na análise dos dados de 2018 e preparando novas observações em 2021, com a adição de novos locais, como o Observatório NOEMA na França, o mais poderoso radiotelescópio de seu tipo no Hemisfério Norte e também co-financiado pelo Max-Plack-Gesellschaft, bem como pelo Telescópio da Groenlândia e pelo Kitt Peak no Arizona ”, acrescenta Zensus. Os recursos de imagem aprimorados fornecidos por este conjunto estendido fornecerão uma visão mais detalhada da sombra do buraco negro M 87 * e do jato mais interno da rádio galáxia M 87.

Uma animação mostrando a consistência do diâmetro do anel medido e as incertezas da medição da orientação. Crédito: M. Wielgus & the EHT Collaboration

O cientista do projeto EHT Geoffrey Bower , cientista pesquisador da Academia Sinica, Instituto de Astronomia e Astrofísica (ASIAA), acrescentou: “O monitoramento do M87 * com uma matriz EHT expandida fornecerá novas imagens e conjuntos de dados muito mais ricos para estudar a dinâmica turbulenta. Já estamos trabalhando na análise dos dados de observações de 2018, obtidos com um telescópio adicional localizado na Groenlândia. Em 2021, estamos planejando observações com mais dois locais, proporcionando uma qualidade de imagem extraordinária. Este é um momento realmente emocionante para estudar buracos negros! ”

Bibliografia: 

• Instituto Max Planck (comunicado de imprensa)
• EHT (comunicado de imprensa)
• MIT News (comunicado de imprensa)
• https://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2020/09/25_buraco_negro_m87.htm